Видеоканал РЦИТ на YouTUBE


Яндекс.Метрика

Рейтинг@Mail.ru


ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
«Регионального Центра Инновационных Технологий»
ТОРМОЗНЫЕ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
КОНСТРУКЦИЯ ТОРМОЗНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Главы 5 -
8


ОГЛАВЛЕНИЕ

   Введение

  1 Общие сведения о тормозах, их основные характеристики
   1.1 Особенности торможения поезда
   1.2 Кинетическая энергия поезда, силы сопротивления движению
   1.3 Уравнение движения поезда при торможении
   1.4 Классификация тормозов железнодорожного подвижного состава
   1.5 Этапы развития тормозных систем подвижного состава
   1.6 Принцип действия пневматических тормозов
   1.7 Свойства системы управления автоматическими тормозами
   1.8 Фазы действия пневматических тормозов
   1.9 Основные количественные и качественные характеристики тормозов
   1.10 Электропневматические тормоза
   1.11 Другие виды тормозных систем подвижного состава
   1.12 Технические требования к тормозным системам железнодорожного подвижного состава

   2 Обеспечение тормозной системы поезда сжатым воздухом
   2.1 Свойства и потребление сжатого воздуха в поезде
   2.2 Локомотивные компрессоры
   2.3 Регулирование подачи компрессора
   2.4 Совершенствование локомотивных компрессоров
   2.5 Способы осушки сжатого воздуха
   2.6 Очистка воздуха в тормозных системах
   2.7 Плотность тормозной магистрали поезда
   2.8 Техническое обслуживание и ремонт компрессорных установок локомотивов

   3 Устройства управления тормозами
   3.1 Общие сведения и технические требования
   3.2 Основные свойства кранов машиниста
   3.3 Краны вспомогательного тормоза локомотива
   3.4 Краны машиниста с дистанционным управлением
   3.5 Блокировочные устройства в системе управления тормозами
   3.6 Обеспечение безопасности движения при работе пневматических тормозов 
   3.7 Краны машиниста западноевропейских железных дорог

   4 Исполнительные устройства тормозов – воздухораспределители
   4.1 Общие сведения и технические требования
   4.2 Воздухораспределители пассажирских вагонов и локомотивов
   4.3 Воздухораспределители грузового типа
   4.4 Пути совершенствования грузовых воздухораспределителей

   5 Воздушные тормоза с электрическим управлением
   5.1 Общие сведения об электропневматических тормозах
   5.2 Конструкция электровоздухораспределителей
   5.3 Действие электровоздухораспределителя № 305-000
   5.4 Действие электровоздухораспределителя № 305-002
   5.5 Действие системы электропневматического торможения в поезде

   6 Автоматические регуляторы грузовых режимов торможения
   6.1 Способы регулирования тормозной силы в зависимости от загрузки вагона 
   6.2 Авторежимы с постоянным контактом деталей измерительного устройства
   6.3 Авторежимы с временным контактом упора и опорной плиты
   6.4 Совершенствование конструкции авторежима
   6.5 Авторежимы вагонов Западной Европы и США

   7 Силовые устройства тормозов и арматура
   7.1 Тормозные цилиндры
   7.2 Тормозная рычажная передача
   7.3 Регулирование рычажных передач
   7.4 Регулирование рычажных передач западноевропейских вагонов и и локомотивов 
   7.5 Тормозные блоки колодочных и дисковых тормозов 
   7.6 Воздухопровод и арматура

   8 Скоростемеры и расшифровка скоростемерных лент
   8.1 Общие сведения о приборах для контроля параметров движения поезда
   8.2 Механические скоростемеры. Устройство и принцип действия
   8.3 Расшифровка скоростемерных лент
   8.4 Комплекс средств сбора и регистрации данных о движении поезда
   8.5 Унифицированная система регулирования и обеспечения безопасности движения КЛУБ-У 
   8.6 Электронные скоростемеры 

   Список литературы


ТОРМОЗНЫЕ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
КОНСТРУКЦИЯ ТОРМОЗНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

5. ВОЗДУШНЫЕ ТОРМОЗА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ

5.1 Общие сведения об электропневматических тормозах

   Воздушные тормоза, имеющие механическую силовую часть и управляемые при помощи электрического тока, называют электропневматическими тормозами (ЭПТ).
   На наших железных дорогах распространение получил ЭПТ прямодействующего типа, работающий с разрядкой или без разрядки тормозной магистрали. Эти тормоза обладают свойством одновременности срабатывания по длине поезда и возможности четкого ступенчатого отпуска. Электропневматическими тормозами оснащен практически весь пассажирский подвижной состав и пригородные поезда железных дорог стран бывшего СССР. Разработана и нашла некоторое применение схема ЭПТ для грузовых поездов.
   Основные преимущества ЭПТ по эффективности торможения заключаются в уменьшении времени подготовки к действию, одновременном срабатывании тормозов по длине поезда и, как следствие, уменьшении продольно-динамических усилий в межвагонных соединениях. Эти факторы способствуют сокращению длины тормозного пути и времени торможения.
   Различные системы ЭПТ отличаются количеством линейных проводов и пневматических магистралей в поезде, а также принципом действия – срабатывают при подаче электрического тока в цепь тормоза или, наоборот, при снятии напряжения.
   На пассажирском подвижном составе наших дорог применяют двухпроводный ЭПТ с использованием в качестве обратного провода рельсов железнодорожного пути. Тормоз срабатывает при подаче в цепь управления постоянного тока.
   Пригородные поезда оснащаются многопроводными электрическими системами, в частности, используются 4, 5 и 6-проводные тормоза. Для грузовых поездов разработан однопроводный тормоз, в котором в качестве обратного провода используются кузова вагонов и рельсовая цепь.
   Контроль неразрывности тормозной системы осуществляется в отпущенном состоянии (одно- и двухпроводного тормоза) переменным током высокой частоты (625 Гц) напряжением 50 или 75 В, а при торможении – рабочим постоянным током напряжением 50 или 150 В в грузовом поезде. Частота 625 Гц переменного контрольного тока выбрана для того, чтобы не допустить вмешательства в рельсовые цепи сигнализации и блокировки, которые работают на более низкой частоте.

   Назначение проводов в пассажирском поезде (рисунок 5.1):
   № 1 – рабочий, предназначенный для управления электровоздухораспределителями;
   № 2 – контрольный, для передачи сигнала машинисту об исправности электрической цепи управления.
   В качестве обратного провода используются рельсы железнодорожного пути и металлические корпуса вагонов, соединенные автосцепками. На хвостовом вагоне провода 1 и 2 замкнуты между собой, а на локомотиве – разомкнуты, к ним подключена аппаратура управления электропневматическим тормозом.


Рисунок 5.1 – Соединение электрических цепей в хвосте пассажирского поезда:
1, 2 – электровоздухораспределители предпоследнего и последнего вагонов;
№ 1 и 2 – рабочий и контрольный провода

   В состав тормозного оборудования пассажирского вагона входят воздухораспределители № 292М и электровоздухорапределители:
   № 305-000 – на пассажирских вагонах;
   № 305-001 – на мотор-вагонных поездах;
   № 305-002 – на вагонах электропоезда ЭР-22.

   Ранее, в 1947–1961 гг., применялись воздухораспределители № 292 и электровоздухораспределители № 170. На скоростном подвижном составе, оборудованном магнитно-рельсовыми тормозами, применяют комбинированные электровоздухораспределители № 371.
   Для управления работой электропневматического тормоза используются двух- или многопроводная электрическая магистраль и соединительные рукава специальной конструкции.
   Краны машиниста № 328, 395 и 334Э для управления электропневматическими тормозами оборудованы специальными контроллерами. В настоящее время преимущественно применяют краны № 395 различных модификаций с двумя и тремя микропереключателями.
   Электропневматические тормоза, используемые на железных дорогах стран бывшего СССР, – неавтоматические, то есть при отключении цепи питания или разрыве поезда происходит отпуск тормоза. Поэтому при необходимости торможения с остановкой пассажирского поезда, как правило, производят торможение с разрядкой тормозной магистрали, когда срабатывает и пассажирский воздухораспределитель № 292, используемый в качестве резервного. В этом случае обеспечивается автоматичность действия тормоза.
   Зарядка запасных резервуаров происходит через воздухораспределитель, а торможение – при подаче соответствующего электрического сигнала в тормозную цепь, при этом возбуждаются или, наоборот, обесточиваются катушки электропневмовентилей, которые обеспечивают сообщение тормозных цилиндров с атмосферой (при отпуске) или с запасными резервуарами (при торможении).
   Существуют ЭПТ автоматического типа с питательной и тормозной магистралями и обязательной разрядкой тормозной магистрали при торможении (рисунок 5.2). Такие тормоза применяются на некоторых железных дорогах Западной Европы и США. В этом тормозе применяются воздухораспределители обычного типа.


Рисунок 5.2 – Схема электропневматического тормоза автоматического типа: – электрический провод

   Торможение осуществляется путем разрядки тормозной магистрали в атмосферу электропневмовентилями 2, установленными на каждом вагоне. Отпуск происходит в результате сообщения тормозной магистрали ТМ с питательной ПМ через электропневмвентили 1. Вентили 2 в это время закрыты. Подачей воздуха в тормозные цилиндры и отпуском тормоза управляют воздухораспределители, как у пневматических тормозов.
   Для грузовых поездов на дорогах стран СНГ разработана схема однопроводного электропневматического тормоза (рисунок 5.3). Рабочий провод является и контрольным. В качестве обратного провода используются рельсы и кузова вагонов. Ввиду значительной длины поезда повышена величина управляющего постоянного напряжения (до 150 В). Контрольный ток – переменный напряжением 75 В, частотой 625 Гц.

   Для контроля целостности цепи при однопроводном тормозе на хвостовом вагоне навешивается концевой блок контроля 9 в виде электронного генератора. Вырабатываемые им импульсы переменного тока частотой f = 625 Гц направляются в цепь провод – рельсы, улавливаются приемными устройствами локомотива и обеспечивают контроль целостности электрической цепи и смену показаний лампового сигнализатора на локомотиве.


Рисунок 5.3 – Структурная схема опытного однопроводного грузового поезда:
1 – кран машиниста с контроллером; 2 – блок питания; 3 – аккумуляторная батарея локомотива; 4 – сигнализатор;
5 – блок управления; 6 – межвагонное соединение; 7 – линейный провод; 8 – электровоздухораспределитель;
9 – концевой блок контроля; 10 – обратный провод (рельс); 11 – устройство замещения

   В случае отказа ЭПТ, например при обрыве провода, происходит замещение ЭПТ пневматическим тормозом. Имеется и более простая схема однопроводного ЭПТ для грузовых поездов. Вместо генератора в концевом блоке контроля на хвостовом вагоне провод ЭПТ замыкается с рельсовой цепью через конденсатор (рисунок 5.4, в). При торможении в линейный провод подаются постоянный и переменный токи для управления тормозом и контроля. При перекрыше полярность постоянного тока меняется, а при отпуске в цепи остается только переменный ток.
   Благодаря раздельному питанию катушек вентилей отпуска ОВ и торможения ТВ меньше мощность, потребляемая тормозом.
   В качестве исполнительных приборов на вагонах грузового парка служит приставка № 270-004 к воздухораспределителю № 483.
   На железных дорогах США и некоторых других государств для грузового подвижного состава используется система электронно-пневматических тормозов, работающих по радио или проводной связи. Для этой цели могут использоваться стандартизованные приемопередатчики PLT-22, которые работают совместно с электровоздухораспределителями, а также контрольные клапаны EP-60 двухрежимной системы – пневмо- и электропневмотормозов.
   Для управления тормозами в двухпроводной сети используется постоянный ток напряжением 230 В.


Рисунок 5.4 – Принципиальные схемы электрического управления электропневматическими тормозами:
а – пятипроводная; б – двухпроводная; в – однопроводная;
ОВ – отпускной вентиль; ТВ – тормозной вентиль; ВС – полупроводниковый элемент; С – конденсатор

   Другой вариант системы ЭПТ – ЕР2002 предусматривает объединение в одном устройстве пневматической части, электронной аппаратуры и программного обеспечения – электровоздухораспределитель RBX4. Использование этих приборов позволяет осуществлять автоматическое определение величины тормозного нажатия, а если связать их с авторежимом, то и регулирование силы нажатия тормозных элементов.
   Электропневматические тормоза обладают рядом существенных достоинств по сравнению с обычными пневматическими тормозами.
   1 Скорость тормозной волны не зависит от длины поезда и определяется инерцией пневматических устройств электровоздухораспределителей.
   2 Повышенная плавность торможения, поскольку все вагоны в поезде затормаживают одновременно, ведет к существенному сокращению тормозных путей.
   3 Снижение продольно-динамических усилий в поезде. При массе поездов до 10000 т продольные усилия в поезде при пневматическом управлении достигают 3000 кН, а при торможении ЭПТ – 500–1000 кН.
   4 Повышение управляемости тормозами за счет:
      а) увеличения неистощимости тормоза, поскольку возможно торможение без разрядки тормозной магистрали;
     б) возможности получения четких ступеней торможения и отпуска, одинаковых по длине состава.

   Наряду с преимуществами электропневматические тормоза имеют и ряд недостатков, препятствующих их повсеместному внедрению (например, в Западной Европе большинство пассажирских поездов работают на пневматическом торможении):
   1 Необходимость прокладки дополнительной электрической магистрали по всей длине поезда, что усложняет модернизацию существующей системы и затрудняет внедрение ЭПТ на грузовых вагонах.
   2 Неавтоматичность действия ЭПТ, принятого на отечественных железных дорогах.
   3 Случаи отказов ЭПТ из-за повреждения электрической цепи.
   4 Общее увеличение стоимости тормозной системы, особенно ощутимое при массовом внедрении ЭПТ.
   5 Электронно-пневматические тормоза требуют обеспечения электрического питания исполнительных устройств и значительно усложняют и удорожают конструкцию тормоза.


 5.2 Конструкция электровоздухораспределителей

   Применяемые в настоящее время на пассажирских вагонах и локомотивах приборы № 305-000, а на мотор-вагонном подвижном составе – № 305-001 и 305-002, различаются только схемой включения в электрическую цепь управления тормозами и диаметром дроссельных отверстий в седле отпускного клапана, а № 305-002, кроме того, – конструкцией тормозного вентиля.
   Электровоздухораспределитель № 305 массой 11,5 кг всех модификаций состоит из четырех основных узлов (рисунок 5.5): электрическая часть, рабочая камера, пневматическое реле и переключательный клапан.

   Электрическая часть содержит электропневматические клапаны (ОВ и ТВ – отпускной и тормозной вентили). Отпускной вентиль ОВ часто называют вентилем перекрыши и обозначают ВП. Эти клапаны регулируют изменение подачи и выпуска сжатого воздуха из рабочих объемов воздухораспределителя в зависимости от возбуждения током. Катушки клапанов приборов № 305-000, 305-001 и 305-002 рассчитаны на напряжение постоянного тока 50 В, имеют мощность около 7 Вт и следующие характеристики: число витков w = 6000; активное сопротивление r = 360+20-40  Ом при ампер-витках wI = 835 А.
   Обесточенная катушка отпускного вентиля ОВ обеспечивает открытое положение клапана, то есть сообщение полости над диафрагмой и рабочей камеры с атмосферой. Клапан тормозного вентиля ТВ при обесточенной катушке закрыт. 5.2 Конструкция электровоздухораспределителей 205


Рисунок 5.5 – распределитель № 305

   Катушки вентилей ОВ и ТВ отделены от клапанов стальными дисками (диафрагмами) диаметром 55 мм. В диафрагму под вентилем ОВ встроен ниппель с отверстием Ø 1,3 мм, которым при отпуске соединяется осевой канал в винте 1 (см. рисунок 5.5) с полостью над диафрагмой и рабочей камерой.
   Прохождение постоянного тока прямой или обратной полярности обеспечивается селеновыми диодами, которые включаются в электрическую цепь воздухораспределителя. На рисунке 5.4, б показана схема включения катушек в двухпроводном тормозе.
   При подаче в провод № 1 постоянного напряжения прямой полярности (+), а в рельсы (–) возбуждаются обе катушки ТВ и ОВ, а при подаче напряжения обратной полярности (–) в проводе и (+) в рельсовой цепи возбуждается катушка отпускного вентиля ОВ. Селеновый выпрямитель ВС не пропускает ток обратной полярности.
   В случае прохождения переменного тока катушки не возбуждаются, так как имеют большое индуктивное сопротивление.
   В однопроводном электропневматическом тормозе применяется схема с двумя селеновыми диодами (см. рисунок 5.3), которая обеспечивает срабатывание в каждом случае только одного вентиля (возбуждение одной катушки). Такая схема обеспечивает меньший расход электроэнергии при торможении.
   В многопроводных электропневматических тормозах применяется схема без полупроводниковых диодов. Например, особенностью электровоздухораспределителя № 305-001 является отсутствие селеновых диодов. Управление прибором осуществляется по трем проводам. С раздельным питанием вентилей спроектирован распределитель № 305-002. Якорь тормозного вентиля ТВ у этого прибора составной, образующий встречнодействующие клапаны при впуске и выпуске воздуха.
   Применяемые на мотор-вагонном подвижном составе приборы № 305-001 имеют многопроводную систему управления, поскольку вагоны этих поездов практически не расцепляются, и межвагонные соединения имеют специальные многоконтактные разъемы, объединенные с общими электрическими цепями управления поездом. Эти тормоза работают с высокой степенью надежности.
   Аналогичные электровоздухораспределителям № 305-001 по электрической схеме прибор № 305-003, рассчитанный на напряжение постоянного тока 110 В, и № 305-004, имеющий измененную клапанную часть и выпрямитель со средней точкой, обеспечивающей раздельное возбуждение вентилей, подобно прибору № 305-002.
   Электрическая часть (см. рисунок 5.5) закрыта сверху крышкой, установленной на корпусе 6 через резиновую прокладку 2. Клапан отпускного вентиля ОВ (вентиля перекрыши) смонтирован в направляющем седле 5, а атмосферный канал 10 расположен в пустотелом стержне 8, образующем зазор со втулкой 11, и может перекрываться клапаном 7.
   Обмотки вентилей электрической части намотаны на сердечниках 18 электромагнитов ОВ и ТВ. Регулировочный винт 1 (полый в катушке вентиля ОВ) предназначен для регулировки времени перетекания воздуха из полости над диафрагмой 13 в атмосферу.
   Между вентилями ОВ и ТВ устанавливается селеновый выпрямитель 23.

   Рабочая камера 22 объемом 1,5–1,6 л является управляющим резервуаром пневматического реле, кроме того, она предназначена для установки на ней электрической части с пневматическим реле, воздухораспределителя № 292 и переключательного клапана 20. Четвертым фланцем рабочая камера крепится к тормозному цилиндру или к специальному кронштейну. На фланце, которым электрическая часть крепится к рабочей камере, имеется переключательная колодка 24 с тремя автоматическими зажимами – электроконтактами 17. При двухпроводной схеме управления электровоздухораспределителем используется один зажим.

   Пневматическое реле клапанно-диафрагменного типа является рабочим органом электровоздухораспределителя и установлено на корпусе 6 электрической части 4. Между реле и корпусом зажата резиновая диафрагма 13, закрепленная по внутреннему периметру гайкой на направляющем стакане 12. Стакан имеет резиновое уплотнение 7 атмосферного канала 10 реле. Полость под диафрагмой 13 сообщена с тормозным цилиндром через переключательный клапан 20, а полость над диафрагмой – с вентилями электрической части и с рабочей камерой 22. Полость под диафрагмой 13 может сообщаться с атмосферой через открытый клапан 10 реле или через воздухораспределитель, в зависимости от того, в каком положении находится двух-седельчатый переключательный клапан 21. Запасный резервуар может сообщаться с тормозным цилиндром через питательный клапан 9 и клапан 21, который предназначен для переключения тормозных каналов электровоздухораспределителя и воздухораспределителя, в зависимости от способа управления тормозами – электрического или пневматического. Он состоит из корпуса и крышек 19 с седлами клапана и непосредственно двухстороннего клапана 21 с резиновыми уплотнительными кольцами. Переключательный клапан прикреплен к рабочей камере 22 на шпильках через резиновую прокладку.
   Тормозной клапан 14 может перемещаться во втулке 15 вместе с направляющей якоря 16, а в отпускном вентиле ОВ открытие клапана происходит при перемещении металлической диафрагмы 3 и направляющей части 4.


 5.3 Действие электровоздухораспределителя № 305-000 

   Зарядка. При зарядке тормоза сжатым воздухом, поскольку ручка крана машиниста находится в положении I или II, в рабочем и контрольном проводах протекает переменный ток частотой f = 625 Гц. Индуктивное сопротивление обеих катушек XL = 2πfL достаточно велико, поэтому электро-магнитный вентиль ОВ открыт, а ТВ закрыт, хотя через них и проходит переменный ток контроля состояния электрической цепи тормоза. Поскольку в тормозную магистраль поезда поступает сжатый воздух, происходит зарядка (рисунок 5.6) запасных резервуаров 1 через воздухораспределитель 2. Рабочая камера 4 и полость 5 над диафрагмой сообщены с атмосферой через клапан ОВ. С атмосферой соединен и тормозной цилиндр 3 через канал 7 переключательного клапана и воздухораспределитель 2 или через второй канал 6 переключательного клапан и атмосферный канал 9 пневматического реле (при наличии воздуха в ТЦ).

   Торможение. В рабочий провод № 1 и на зажимы катушек вентилей ОВ и ТВ подается постоянное напряжение прямой полярности (+50 В), в результате обе катушки возбуждаются, их якоря притягиваются к сердечникам. Клапан вентиля ОВ закрывается, разобщая полость 5 над диафрагмой пневмореле и рабочую камеру 4 с атмосферой. (Это сообщение происходило через канал в оси регулировочного винта клапана ОВ). Клапан вентиля ТВ открывается, сообщая полость 5 и камеру РК с запасным резервуаром ЗР. Давление в камере РК и в полости 5 повышается и диафрагма прогибается вниз на 2,5–3,5 мм, открывая питательный клапан 8 пневмореле и одновременно закрывая атмосферный канал 9. Через открытый клапан 8 воздух поступает в переключатель ПК, перемещая его клапан в левое (по чертежу) положение и далее – в тормозной цилиндр ТЦ.


Рисунок 5.6 – Схема электровоздухораспределителя № 305 (зарядка)

   Время наполнения цилиндра ТЦ и величина давления в нем зависят от объема рабочей камеры РК и диаметра калиброванного отверстия в седле тормозного вентиля. Величина давления определяется временем возбуждения катушек вентилей ОВ и ТВ. Калиброванное отверстие в седле тормозного вентиля ТВ диаметром 1,8 мм позволяет создать в камере РК и тормозном цилиндре давление 0,3 МПа за 2,5–3,5 с. Это время на разных вагонах не одинаково, что объясняется допусками на диаметр дроссельного отверстия и различной чувствительностью вентилей ТВ к открытию. Чувствительность зависит от величины воздушного зазора (рисунок 5.7) между якорем 3 и стальным диском 2 и усилия пружины 4, прижимающей якорь 3 с резиновым кольцом к седлу тормозного вентиля. Зазор регулируют при ремонте электровоздухораспределителей винтом 1.
   Полость 5 над диафрагмой (рисунок 5.8) связана с рабочей камерой, по мере повышения давления диафрагма прогибается, при этом открывается клапан 8 и сжатый воздух из запасного резервуара поступает под диафрагму и в тормозной цилиндр ТЦ через переключательный клапан.

   Давление в тормозном цилиндре повышается таким же темпом, как и в камере РК, независимо от объема цилиндра. Это объясняется тем, что каналы, сообщающие запасный резервуар ЗР с тормозным цилиндром ТЦ, имеют достаточно большое сечение. Однако при первой ступени торможения, когда объем рабочей полости ТЦ увеличивается с перемещением поршня, давление в нем повышается медленнее, чем в камере РК, поэтому первую ступень торможения устанавливают при давлении pц = 0,08 … 0,15 МПа, чтобы преодолеть усилие возвратной пружины тормозного цилиндра.
   Машинист контролирует величину давления в ТЦ по показаниям манометра, установленного на локомотиве. После достижения требуемой величины давления ручку крана машиниста переводят в положение перекрыши.
   При торможении без разрядки ТМ величина конечного давления в ТЦ не зависит от выхода штока и возможных утечек в системе тормоза, так как диафрагма пневмореле регулирует величину открытия впускного клапана 8, уплотненного резиновым кольцом. В то же время чрезмерный выход штока тормозного цилиндра замедляет наполнение рабочей камеры и самого цилиндра, поскольку они питаются сжатым воздухом из запасного резервуара, наполнение которого происходит из тормозной магистрали через калиброванные отверстия в магистральной камере воздухораспределителя № 292.
   При экстренном торможении происходит полная разрядка тормозной магистрали, и величина давления в тормозных цилиндрах определяется объемами запасного резервуара и тормозного цилиндра. Она может оказаться ниже, чем при полном служебном торможении.


Рисунок 5.7 – Тормозной вентиль и пневмореле электровоздухораспределителя № 305-000 и 305-001

   Перекрыша. Прекращение повышения давления в ТЦ при ступени или полном торможении осуществляется переводом ручки КМ в положение перекрыши. При этом происходит переключение электрической цепи и меняется полярность электрического тока: в проводе № 1 – «минус», а в рельсовой цепи – «плюс» постоянного тока. В результате закрывается клапан ТВ, поскольку обесточивается его катушка, так как селеновый вентиль С не пропускает ток обратной полярности, а катушка клапана ОВ продолжает оставаться под током, хотя его полярность изменилась, и клапан ОВ остается закрытым. Тем самым осуществляется фиксация давления в рабочей камере и соответственно в тормозном цилиндре.


Рисунок 5.8 – Схема ктровоздухораспределителя № 305 (торможение)

   При ступенчатом торможении попеременным переводом ручки КМ в положение торможения VЭ или V и затем – в положение IV или III производится постепенное повышение давления в тормозных цилиндрах до величины при ступени торможения примерно 0,05 МПа за 0,5 с. Соответственно, число кратковременных возбуждений катушки клапана ТВ определяет число ступеней торможения, а их длительность – величину ступени.
   Конечная величина давления в тормозных цилиндрах не зависит от величины выхода штока и допускаемых утечек из цилиндра.
   Максимальная величина давления в тормозных цилиндрах может быть получена при торможении положением VЭ без разрядки тормозной магистрали, когда происходит ее подпитка краном машиниста.
   После постановки ручки КМ в положение III – перекрыша без питания максимальное давление в ТЦ определяется объемом запасного резервуара и рабочей полости тормозного цилиндра:

   где pц – давление в цилиндре;
   Vзр – объем запасного резервуара;
   Vц – объем цилиндра.

   После торможения положением VЭ при подпитке ТМ краном машиниста в IV положении давление в ТЦ может достигнуть величины зарядного давления в тормозной магистрали.
   В многоцилиндровых тормозных системах электровоздухораспределитель наполняет сжатым воздухом постоянный объем, равный объему тормозного цилиндра, поэтому возможно более четкое регулирование давления в тормозных цилиндрах при первой ступени торможения.

   Отпуск тормоза (рисунок 5.9). При отпуске постоянный ток в проводах № 1 и 2 отсутствует. В электрической цепи переменный ток контроля частотой 625 Гц, который не приводит в действие вентили ОВ и ТВ, и якоря под действием пружин и собственного веса отпадают. Поскольку вентиль ОВ открыт, то происходит разрядка рабочей камеры РК и полости над диафрагмой пневмореле в атмосферу через калиброванное отверстие диаметром 1,3 мм и осевой канал в винте этого вентиля. Диаметр калиброванного отверстия обеспечивает разрядку рабочей камеры объемом 1,5 л с давления 0,35–0,4 МПа за 8–10 с.


Рисунок 5.9 – Схема ровоздухораспределителя № 305 (отпуск)

   В электровоздухораспределителях, применяемых на мотор-вагонном подвижном составе (№ 305-001, 305-002), диаметр отверстия составляет 2,0 мм и отпуск происходит за 3,5–4,5 с.
   В соответствии со снижением давления в рабочей камере происходит подъем диафрагмы пневмореле и открытие атмосферного клапана в цоколе пневмореле, через который разряжается тормозной цилиндр. Величина открытия клапана и темп разрядки тормозного цилиндра зависят от выхода штока, то есть от объема рабочей полости цилиндра.
   Процесс отпуска можно в любой момент прервать, получив в тормозном цилиндре требуемую величину давления и поставив ручку крана машиниста в положение перекрыши, то есть отпуск можно производить полный или ступенчатый. Для получения ступенчатого отпуска ручка КМ переводится из положения VЭ в положение III или IV. На рисунке 5.10 приведена индикаторная диаграмма работы электровоздухораспределителя № 305.


Рисунок 5.10 – Диаграмма изменения давления в тормозных цилиндрах при действии
1 – полное торможение и бесступенчатый отпуск; 2 – ступенчатое торможение и ступенчатый отпуск

   При управлении ЭПТ без разрядки тормозной магистрали повышается неистощимость тормозов и снижается расход воздуха, но при снятии напряжения в цепи управления при торможении происходит частичный отпуск тормозов до перевода их на пневматическое управление (положение V КМ), то есть до срабатывания воздухораспределителей № 292. Поэтому при подходе к местам остановки и запрещающим сигналам торможение производят с разрядкой тормозной магистрали.
   При малых ступенях торможения (снижение давления в магистрали на 0,05–0,06 МПа) положением V ручки КМ, возможно, пневматический воздухораспределитель № 292 не сработает на торможение ввиду быстрого и глубокого снижения давления в запасном резервуаре, а значит, и в золотниковой камере, при действии ЭПТ. Тормозной цилиндр наполняется сжатым воздухом из запасного резервуара от электровоздухораспределителя № 305,  и давление в магистральной камере, которая связана с тормозной магистралью поезда, оказывается выше, чем в золотниковой камере.


 5.4 Действие электровоздухораспределителя № 305-002

   На некоторых электропоездах, в частности на поездах ЭР22 с рекуперативно-реостатным тормозом, электропневматический тормоз, кроме своего прямого назначения, при электрическом торможении затормаживает все прицепные вагоны и автоматически замещает электрический тормоз при его ослаблении на малых скоростях. На вагонах электропоезда монтируются электровоздухораспределители № 305-002. Этот прибор отличается конструкцией клапана в тормозном вентиле и схемой включения катушек, имеющих раздельное питание в процессе торможения, когда питание подается на катушку тормозного вентиля ТВ, а при перекрыше – на катушку вентиля ОВ. Благодаря этому уменьшается нагрузка на питающий блок тормоза, снижается падение напряжения по длине поезда и повышается надежность срабатывания тормозов.
   Вентиль торможения ТВ выполнен двойного действия, в его состав входят впускной и выпускной клапаны (рисунок 5.11). Кроме того, в цепи катушек вентилей включены полупроводниковые диоды (селеновые выпрямители или кремниевые диоды).

   Зарядка. При зарядке тормоза сжатым воздухом в рабочем проводе проходит переменный ток, благодаря которому осуществляется проверка целостности электрической цепи. Вентили ОВ и ТВ находятся в обесточенном состоянии, их якоря 2 и 4 расположены в нижнем положении.
   Наполнение запасного резервуара происходит через канал 1 воздухораспределителя № 292 или через главную часть воздухораспределителя № 483, если прибор № 305-002 используется в электропневматическом тормозе грузовых вагонов.
   Верхний клапан 3 вентиля ТВ закрыт под действием пружины, а нижний – открыт.
   Рабочая камера сообщается с атмосферой через полость над диафрагмой электровоздухораспределителя, нижний клапан открытого вентиля ТВ и через отверстие 1,3 мм в осевом канале вентиля ОВ.
   Зарядка запасного резервуара происходит обычным путем через воздухораспределитель № 292-001.

   Торможение. При подаче в рабочий провод напряжения прямой полярности (в грузовом поезде +150 В или +220 В), а «минус» – в корпус прибора, постоянный ток проходит только через диод Дт и катушку вентиля торможения ТВ, а катушка ОВ остается обесточенной. В результате якорь 4 притягивается вверх и нижний клапан вентиля ТВ закрывается, а верхний 3 – открывается. Закрытие нижнего клапана приводит к разобщению камеры РК с атмосферой. Одновременно открытие верхнего клапана 3 вызывает подачу сжатого воздуха в камеру РК из запасного резервуара через полость пружины 8, открытый верхний клапан 3 торможения, отверстие диаметром 1,8 мм и полость РК над диафрагмой 5 пневмореле. При повышении давления в камере РК прогибается диафрагма 5 пневмореле, в результате атмосферный канал клапаном 6 закрывается, а воздух из запасного резервуара через открытый питательный клапан пневмореле проходит в полость переключателя и далее в тормозной цилиндр.


Рисунок 5.11 – Схема электровоздухораспределителя № 305-002

   Темп наполнения рабочей камеры объемом 1,5 л из запасного резервуара объемом 78 л через отверстие диаметром 1,8 мм составляет примерно 0,1 МПа за 1 с при нормальном зарядном давлении. Величина и скорость открытия питательного клапана пропорциональны объему тормозного цилиндра. Процесс его наполнения идет так же, как и при работе электровоздухораспределителя № 305-000.
   Под действием сжатого воздуха из камеры РК диафрагма электровоздухораспределителя прогибается вниз, закрывая атмосферное отверстие в штоке 9 клапанно-диафрагменного устройства. Одновременно резиновое кольцо 7 отходит от седла, сообщая тормозной цилиндр с запасным резервуаром. Величина открытия впускного клапана зависит от объема тормозного цилиндра и давления в рабочей камере РК. Темп повышения давления в тормозном цилиндре пропорционален темпу зарядки камеры РК и не зависит от выхода штока при отсутствии утечек из цилиндра.
   При экстренном торможении ввиду жесткости пружины 8 конечное давление в тормозном цилиндре примерно на 0,02 МПа меньше, чем установленное давление в резервуаре и в золотниковой камере воздухораспределителя № 292, что вызывает переброс переключательного клапана вправо (по чертежу) и перекрытие сообщения цилиндра с ЭВР. Если при VI положении (экстренное торможение) ручки КМ произойдет отключение линии питания ЭПТ, то отпуск тормоза не произойдет, поскольку воздухораспределители № 292 сработали на торможение.

   Перекрыша. При изменении полярности электрического тока в цепи тормоза – «плюс» на корпус, а «минус» – на линейный провод, ток протекает по катушке отпускного вентиля ОВ через диод До . Катушка тормозного вентиля ТВ обесточена, так как диод Дт запирает ход тока обратной полярности. Двухседельчатый клапан вентиля ТВ запирает доступ воздуху из резервуара ЗР в камеру РК. Поскольку клапан ОВ закрыт, то в рабочей камере РК устанавливается давление, достигнутое к моменту перевода ручки крана машиниста в положение «Перекрыша». В рабочей камере РК и в цилиндре ТЦ происходит некоторое уменьшение давления, вызванное работой реле в блоке управления ЭПТ, в процессе смены полярности тока управления. Однако влияние его практически неощутимо.

   Отпуск тормоза происходит при отсутствии постоянного тока в цепи управления. При этом открывается вентиль ОВ и происходит снижение давления в камере РК и в тормозном цилиндре. Отпуск может быть полным (бесступенчатым) или ступенчатым с различной величиной ступеней, которая зависит от времени выдержки ручки крана машиниста в положении отпуска (II) перед переключением в положение перекрыши (III или IV).


 5.5 Действие системы электропневматического торможения в поезде

   К устройствам электропневматического тормоза на локомотиве кроме электровоздухораспределителя относятся приборы, служащие для управления тормозами и передачи управляющих сигналов: контроллер крана машиниста № 395, блок питания БП-ЭПТ, блок управления БУ-ЭПТ, рабочий № 1 и контрольный № 2 провода, устройства контроля и сигнализации.
   Система ЭПТ пассажирских вагонов и локомотива оборудована соединительными рукавами № 369А с электроконтактами, которые обеспечивают соединение пневматической и электрической магистралей тормоза. Провода ЭПТ под вагонами проложены в металлических трубах, на ответвлениях для присоединения к линейным проводам электровоздухораспределителей смонтированы трехтрубные клеммные коробки № 317, а подсоединение к проводам на межвагонных рукавах осуществляется через двухтрубные клеммные коробки № 316, изготовленные из чугуна или пластмассы.

   Источники питания. На локомотиве ранее применялся источник питания переменным и постоянным током БП-ЭПТ-П № 579-00-35 (рисунок 5.12), содержащий полупроводниковый статический преобразователь БСП-ЭПТ-П и малогабаритную аккумуляторную батарею АБ типа 40КН-10 (± 50 В).


Рисунок 5.12 – Принципиальная электрическая схема блока питания ПТ-П № 579-00-35:
а – блок защиты от короткого замыкания; б – задающий генератор; в – промежуточный усилитель; г – выходной усилитель

   С 1978 г. начали применять статические преобразователи на тиристорах типа ПТ-ЭПТ-П № 553-00-35 (рисунок 5.13) без аккумуляторной батареи. В частности, на некоторых тепловозах серии ТЭП60 первых выпусков напряжение для цепей управления ЭПТ снимается с колец переменного тока вспомогательного генератора и затем выпрямляется.
   В настоящее время на пассажирских тепловозах и электровозах блок питания представляет собой тиристорный статический преобразователь, подключенный к цепи аккумуляторной батареи локомотива.


Рисунок 5.13 – Принципиальная электрическая схема статического преобразователя -П

   Преобразователь ПТ-ЭПТ-П № 553-00-35 инвертирует постоянный ток батареи напряжением 50 В в переменный напряжением 50 В и частотой 625 Гц. Этот ток подается в цепь контроля электропневматического тормоза.
   Аккумуляторная батарея в электропоездах служит резервным источником питания постоянным током цепей управления и устанавливается на головных и прицепных вагонах электропоезда. Каждая состоит из 90 кадмиево-никелевых элементов НК-55, соединенных последовательно. Напряжение батареи 110 В. В качестве электролита применяется раствор едкого калия КаОН с примесью едкого лития LiOH. Тормозная система подключена к отводу батареи на 50 В.

   Приборы управления. Краны машиниста № 395М-4-01 и 395М-5-01 имеют контроллер с микропереключателями и штепсельный разъем. Они рассчитаны на семь рабочих положений. Седьмое фиксированное положение VЭ ручки крана – для торможения электропневматическим тормозом. Изменение положения контактов микропереключателей при переключении в положение VЭ происходит до начала разрядки уравнительного резервуара, поэтому электропневматическое торможение осуществляется без разрядки тормозной магистрали.
   Световой сигнализатор устанавливается на переднем щите кабины управления локомотива и имеет три лампы: отпуска О, перекрыши П и торможения Т. Лампа О горит при всех положениях ручки крана машиниста и свидетельствует об исправности цепи управления тормозами, лампа П – при нахождении ручки в III и IV положениях перекрыши, лампа Т – при торможении в VЭ, V и VI положениях ручки. На пульте машиниста установлен вольтметр, подключенный к цепи управления.

   Блок управления БУ-ЭПТ-П № 579-00-20 работает совместно с источником питания БП-ЭПТ-П № 579-00-35 или статическим тиристорным преобразователем ПТ-ЭПТ-П № 553-00-35. Управление осуществляется контроллером крана машиниста № 395.
   Блок управления осуществляет следующие операции при работе ЭПТ:
   - в состоянии отпуска подает в провода и рельсовую цепь переменный ток напряжением 50 В частотой 625 Гц для контроля составности поезда;
   - при торможении подает в цепь ЭПТ постоянный ток прямой полярности – «плюс» в линейных проводах и «минус» в рельсах;
   - при перекрыше полярность постоянного тока меняется – «минус» в проводах и «плюс» в рельсах.
   В состав блока входят четыре реле: тормозное ТР, реле перекрыши и отпуска ПР, контрольное КР и сильнотоковое К.

   Зарядка тормоза, поездное положение и отпуск (рисунок 5.14). При I и II положениях ручки крана машиниста микропереключатели контроллера КМ никаких электрических цепей не замыкают. В результате катушки К, ПР и ТР оказываются обесточенными, и контакты реле торможения ТР и перекрыши ПР замкнуты таким образом, что создают цепь прохождения переменного тока от генератора контроля ГК (полюс Г1) в рабочий провод № 1, через концевой замыкатель К3 – в контрольный провод № 2, диод 1 выпрямительного моста, катушку контрольного реле КР, диод 3 и далее в рельсовую цепь (на корпус локомотива). Второй полюс Г2 генератора сообщен с рельсовой цепью через главный выключатель ГВ2 и нормально замкнутые контакты ПР2 и ТР2.
   При обесточивании катушек К и ТР после торможения реле ТР отключается с некоторым запаздыванием, поэтому якорь сильнотокового реле К отпадает раньше и контакт К1, размыкаясь, отключает цепь вагонных проводов № 1 и 2, прежде чем размыкаются контакты ТР1 и ТР2. Благодаря этому устраняется искрение этих контактов, которые размыкаются без токовой нагрузки.


Рисунок 5.14 – Схема электропневматического тормоза в положении отпуска и зарядки

   При смене полярности переменного тока цепь замкнута по тем же элементам.
   Поскольку ток проходит через катушку контрольного реле КР в одном направлении, реле возбуждается, его контакт КР2 замкнут и подключает сигнальную лампу О к источнику постоянного тока ГУ. Горение этой лампы сигнализирует о целостности цепи контроля, а значит, рабочего и контрольного проводов и готовности тормоза к работе. Вентили ОВ и ТВ электровоздухораспределителей, через которые проходят переменный ток частотой f = 625 Гц, не возбуждаются, так как имеют большую индуктивность и сопротивление их достаточно велико. Тормоз находится в состоянии отпуска и зарядки.

   Торможение (рисунок 5.15). Процесс торможения происходит при постановке ручки крана машиниста в одно из положений VЭ, V и VI. При этом переменный ток в контрольную цепь не поступает, и контроль обеспечивается постоянным током от источника ГУ. Ток проходит через контакт контроллера крана машиниста, контакт ПР3 и возбуждает катушку ТР тормозного реле, замыкаясь через главный выключатель ГВ1. Контакты ТР1 и ТР2 тормозного реле замыкаются, обеспечивая цепь питания линейных проводов и электровоздухораспределителей в поезде через контакт К1 сильнотокового реле К током положительной полярности. Рельсы и корпус подвижного состава оказываются под напряжением минусовой полярности через катушки ОВ и ТВ, замкнутый контакт ТР2 и выключатель ГВ1.


Рисунок 5.15 – Схема электропневматического тормоза в положении торможения

   Одновременно через предохранитель ПР1, сопротивление R3, контакты КР2 и ТР5 зажигается лампа Т лампового сигнализатора. Продолжает гореть также лампа О контроля электрической цепи тормоза. Постоянный ток положительной полярности поступает через предохранитель ПР1, замкнутые контакты К1, ТР1 и контакт К3 в головке хвостового вагона и далее по проводу № 2 в выпрямительный мост и через катушку реле КР и другую ветвь выпрямительного моста замыкается на корпус и рельсы. Благодаря выпрямительному мосту направление тока через катушку КР не изменяется.
   Для того, чтобы якорь катушки реле не отпадал при переключениях режимов, к ней подключен конденсатор Сз. Конденсатор Сш уменьшает искрообразование на контактах ТР1 и ТР2 за счет исключения коммутационных перенапряжений при размыкании этих контактов.

   Перекрыша (рисунок 5.16). При включении перекрыши (положения III и IV ручки крана машиниста) контакт КТ контроллера переключается, а контакт КП остается в прежнем положении.


Рисунок 5.16 – Схема электропневматического тормоза в положении перекрыши

   В результате постоянный ток от зажима +Г источника ГУ через контакты КП и КТ контроллера крана машиниста и замкнутый контакт ТР4 возбуждает катушку ПР реле перекрыши, затем замыкается контакт ПР4 и через контакт КР1 ток проходит в цепь питания катушки сильнотокового реле К. Контакты ПР1 и ПР2 замыкают цепь питания линейных проводов № 1 и 2, подавая «плюс» в рельсы и «минус» – в провода. Положительный потенциал (плюс) проходит через замкнутые контакты К1, ПР2, ТР2 и далее в рельсы. Отрицательный потенциал (минус) поступает в цепь через провод № 1, контакты ТР1, ПР1 и главный выключатель ГВ1.
   В проводе № 2 также отрицательный потенциал, однако выпрямительный мост пропускает ток в катушку КР в одном направлении, поэтому кон- такт КР2 остается замкнутым. Ток проходит через контакт ПР5 и зажигает лампу П. Одновременно горит и лампа О, которая питается постоянным током от источника ГУ через предохранитель ПР1, резистор R3 и нормально замкнутый контакт КР2 контрольного реле.
   Под влиянием конденсатора Сз, разрядка которого происходит через некоторое время, якорь реле КР остается притянутым при переключениях, поэтому лампа П питается постоянным током. Одновременно горит и лампа О. В рельсах и на корпус подвижного состава поступает положительный потенциал постоянного тока, а в линейные провода – отрицательный. Катушки вентилей ОВ электровоздухораспределителей возбуждаются. Через катушки вентилей торможения ТВ ток не протекает, так как ему препятствуют полупроводниковые приборы ВС, проводящие ток в одном направлении.
   Таким образом, в цепи ЭПТ протекает постоянный ток обратной полярности, благодаря чему возбуждаются только катушки вентилей ОВ, а клапаны вентилей ОВ и ТВ закрыты и в тормозной системе сохраняется достигнутое давление.
   В пассажирских поездах междувагонные соединения проводов № 1 и 2 отличаются недостаточной надежностью, при отсутствии контакта в соединениях хотя бы одного провода вся цепь выходит из строя, поэтому на локомотивах, предназначенных для вождения поездов со скоростями до 120 км/ч, применяется схема дублированного питания цепей ЭПТ. Для этого устанавливается постоянная перемычка между линейными проводами № 1 и 2 в блоке управления БУ-ЭПТ-П, позволяющая контролировать состояние ЭПТ на локомотиве, обрыв или появление короткого замыкания в поездной цепи, и замыкаются линейные провода в резиновом рукаве воздушной магистрали на переднем брусе локомотива. В случае обрыва поездной цепи для нормальной работы тормоза должно производиться торможение с разрядкой тормозной магистрали положением V или VI крана машиниста. В положении VЭ в цепь подается напряжение обратной полярности, как при перекрыше, и тормоз не приходит в действие.
   Контроль фактического состояния проводов № 1 и 2 осуществляется по амперметру, установленному в кабине локомотива.
   В блоках управления, предназначенных для скоростей свыше 120 км/ч, ко- гда нормальная длина тормозного пути поезда обеспечивается только при электропневматическом торможении, дублированное питание проводов в положениях перекрыши и торможения осуществляется блоком управления ВУ-ЭПТ-Д с дополнительным реле КД дублированного питания. Этот блок управления обеспечивает импульсную работу контрольного реле и мигание сигнальной лампы Т, что свидетельствует об имеющемся нарушении в цепи ЭПТ.
   На пригородном подвижном составе применяются многопроводные электрические системы для управления электропневматическими тормозами. Это объясняется тем, что вагоны в пригородных поездах практически не расцепляются, а многопроводная система значительно надежнее двухпроводной.
   Условия работы пригородных поездов (частые остановки, сравнительно невысокие скорости движения) требуют применения чугунных тормозных колодок с повышенным содержанием фосфора, коэффициент трения которых резко уменьшается с увеличением скорости движения. При высокой скорости по условиям сцепления колес с рельсами допускается значительно большая сила нажатия тормозных колодок. Поэтому в мотор-вагонном депо Минск применяется система регулирования тормозной силы электропоезда с изменением скорости в процессе торможения, позволяющая автоматически увеличивать силу нажатия тормозных колодок на высокой скорости и уменьшать ее при снижении скорости. Такой эффект достигается путем подачи в цепь управления электропневматическим тормозом сигналов «торможение», «перекрыша» и «отпуск» от специального регулятора, связанного с управляющей системой ЭПТ. Система включает в себя электронный регулятор тормозных нажатий (ЭРТН) и штатные устройства ЭПТ поезда. В состав ЭРТН входят датчик скорости, датчик давления в тормозном цилиндре, программный блок и блок сравнения и выдачи управляющих сигналов.
   Запуск ЭРТН осуществляется переводом ручки крана машиниста в положение VI – экстренного торможения. При этом выключаются тяговые двигатели электропоезда, и в управляющий провод ЭПТ подается сигнал на торможение путем подачи постоянного тока в цепь управления катушками вентилей торможения ЭВР.
   При снижении скорости происходит переключение ЭРТН и давление в тормозных цилиндрах уменьшается до pц = 0,2 МПа при остановке или pц = 0,38 … 0,40 МПа – при скорости менее 25–30 км/ч.


 7. СИЛОВЫЕ УСТРОЙСТВА ТОРМОЗОВ И АРМАТУРА

7.1 Тормозные цилиндры

   Преобразование давления сжатого воздуха в усилие прижатия тормозных фрикционных элементов (колодок или накладок) осуществляется тормозными цилиндрами, причем перемещение поршня и штока цилиндра должно протекать плавно в соответствии с повышением давления.
   В отличие от пневматических устройств управления тормозами силовые устройства являются механическими и работают при значительных нагрузках до 40–50 кН (4000–5000 кгс) по штоку. Важной характеристикой силовых устройств является их универсальность и приспособленность к работе независимо от типа тормозных систем.
   На железных дорогах бывшего СССР наибольшее распространение получили тормозные цилиндры с литым чугунным корпусом. В последние годы начали применяться штампованные стальные цилиндры. Их вес почти на 40 % меньше веса чугунных цилиндров. Такие тормозные цилиндры широко применяются на западноевропейских железных дорогах.
   В настоящее время российскими заводами и заводами Украины выпускаются стандартные цилиндры с размерами по внутреннему диаметру 203, 254, 305, 330, 356 и 400 мм. Часто они обозначаются в дюймовой системе мер 8", 10" и т. д. На большинстве грузовых вагонов смонтированы тормозные цилиндры № 188Б диаметром 356 мм (14"). На большегрузных 6- и 8- осных вагонах применяют тормозные цилиндры диаметром 400 мм (16") № 519Б. Цилиндры № 501Б диаметром 356 мм устанавливаются на пассажирских вагонах и вагонах электропоездов и отличаются конструкцией задней крышки, имеющей место для установки воздухораспределителя.
   Максимальный ход поршня l до упора в переднюю крышку составляет 240 мм. Индекс Б после номера обозначает, что в цилиндре для уплотнения поршня применяется кольцевая резиновая манжета. Корпуса этих цилиндров, передняя и задняя крышки и поршни – чугунные. Задняя крышка уплотнена резиновым кольцом и крепится к чугунному цилиндрическому корпусу большим числом болтов (12), чем передняя (8). Это сделано, поскольку задняя крышка находится под рабочим давлением сжатого воздуха, а передняя – под действием отпускной пружины.

   Цилиндры № 188Б, 519Б и 501Б для грузовых и пассажирских вагонов имеют штоки, жестко связанные с поршнями (рисунок 7.1, а, б). Как правило, такая конструкция применяется в одноцилиндровых тормозных системах с длинными тягами симметричной рычажной передачи (рисунок 7.2, а), где шток 2 цилиндра свободен от действия изгибающей нагрузки и совершает прямолинейное движение. Передний горизонтальный рычаг 3 и затяжка 4 перемещаются относительно штока 2, а задний горизонтальный рычаг 6 поворачивается в неподвижном шарнире 5.


Рисунок 7.1 – Тормозные цилиндры:
а –№ 188Б и 519Б; б –№ 501Б пассажирского вагона

   При установке валиков в верхние отверстия рычагов 3(6) и затяжки 4 передаточное число ТРП уменьшается. Такая рычажная передача применяется при композиционных колодках.
   На локомотивах и на некоторых типах вагонов применяются многоцилиндровые системы, позволяющие упростить тормозную рычажную передачу, увеличить ее КПД. В многоцилиндровых несимметричных тормозных рычажных передачах возникают силы, отклоняющие шток от первоначального положения ввиду жесткого закрепления шарнира (рисунок 7,2, б). Во время перемещения поршня происходит отклонение штока 1 от осевой линии по дуге окружности, поскольку он соединен с горизонтальным рычагом 2, имеющим жесткое центральное закрепление, а цилиндр 3 расположен в начале передачи и имеет самоустанавливающийся шток.
   В связи с совершенствованием тормозов грузовых вагонов и увеличением нагрузки на ось до 25 т на таких вагонах начали применяться двухцилиндровые тормозные системы с цилиндрами № 710 меньшего диаметра – 254 мм.


Рисунок 7.2 – Схема установки тормозного цилиндра
 при симметричной (а) и несимметричной (б) рычажных передачах

   Планируется применение тормозных цилиндров со встроенным регулятором выхода штока ТЦР-10-75. Система, объединяющая функции тормозного цилиндра и авторегулятора, имеет на 48 кг меньшую массу и обладает большей комплектностью (рисунок 7.3).


Рисунок 7.3 – Перспективная тормозная система грузовых вагонов
с отележечным торможением и встроенным регулятором выхода штока

   Для новой тележки грузовых вагонов с двухсторонним нажатием тормозных колодок на колесо (рисунок 7.4) вместо тормозного цилиндра диаметром 254 мм возможно применение цилиндра диаметром 203 мм (8") со встроенным регулятором.


Рисунок 7.4 – Тормозная система вагона с двухсторонним нажатием колодок на колесо

   На рисунке 7.5 показан тормозной цилиндр № 507Б диаметром 254 мм. Шток 9 шарнирно закреплен в поршне 8 при помощи стержня 10. Шток находится внутри трубы 11, жестко зафиксированной в поршне, и может отклоняться от горизонтали в пределах внутреннего диаметра трубы. Поскольку головка 14 закреплена на штоке, она также имеет возможность отклоняться. В передней крышке 12 установлен прикрытый резиновой шайбой 16 сетчатый фильтр 17, который закрывает отверстия, служащие для пропуска атмосферного воздуха в цилиндр при обратном ходе поршня и для выпуска воздуха из цилиндра при рабочем ходе. Обратный ход поршня осуществляется за счет усилия пружины 13, установленной в удлиненной горловине передней крышки 12 и упирающейся в поршень 8. На трубе 11 закреплено кольцо 15, позволяющее безопасно вынуть поршень вместе с передней крышкой 12 из цилиндра после предварительного ослабления болтов 18, а затем полного их отворачивания. При разборке тормозного цилиндра после ослабления болтов 18 усилие пружины 13 воспринимается стержнем 10 и упорным кольцом 15 на трубе 11. Резиновая шайба 16 диаметром 72 мм защищает горловину крышки 12 от проникновения загрязнений внутрь цилиндра.
   Отверстие, закрытое коническим болтом 1, служит для установки манометра в случае контрольной проверки тормозов. Задняя крышка 2 прикрепляется болтами 4 диаметром 12 мм. Отверстие 3 служит для подвода сжатого ЗР ТЦР ТЦР ТМ Авторежим 7.1 Тормозные цилиндры 255 воздуха от воздухораспределителя. Корпус 5 цилиндра имеет направляющие полозки с отверстиями для крепления на раме локомотива. Поршень 8 цилиндра уплотняется манжетой 6 и маслосъемным войлочным кольцом 7.


Рисунок 7.5 – Тормозной цилиндр локомотивов с шарнирным соединением штока с поршнем

<   В последнее время выпускаются штампованные тормозные цилиндры № 002 (ранее № 586) с номинальным диаметром 356 мм (14"), применяющиеся на грузовых вагонах (рисунок 7.6).


Рисунок 7.6 – Тормозной цилиндр № 586

   Цилиндры имеют изготовленные из стального листа корпус 6, переднюю крышку 2 и поршень 5. Шток 3 цилиндра жестко связан с поршнем. В крышке расположен сетчатый фильтр. Пружина 4 надета на шток между поршнем и крышкой 2. На трубе штока 3 закреплено кольцо 1, предназначенное для удержания в сборе поршня 5 с пружиной 4 и крышкой 2 при разборке тормозного цилиндра. Для крепления цилиндра на кузове вагона к его корпусу приварены полозки 8 с отверстиями. Кронштейн «мертвой точки» 7 приварен к задней стенке цилиндра. Масса цилиндра – не более 70 кг. Чугунные цилиндры такого диаметра имеют массу 115 кг.
   По аналогичной схеме были выпущены тормозные цилиндры диаметрами 254 и 400 мм с жесткими и шарнирными соединениями поршня и штока.
   Для некоторых типов электропоездов применяются укороченные тормозные цилиндры № 578, имеющие диаметр 254 мм и максимальный ход поршня 125 мм. У этих цилиндров шток самоцентрирующийся, шарнирно связанный с поршнем. Предусмотрена возможность присоединения к корпусу цилиндра пневмопривода авторегулятора выхода штока.
   При многоцилиндровых тормозных системах, которые применяются на локомотивах, мотор-вагонном подвижном составе и пассажирских вагонах скоростных поездов, могут быть использованы тормозные цилиндры меньшего диаметра, значительно упрощается конструкция рычажной передачи, повышается ее надежность и КПД. Перспективно для многоцилиндровых систем применение силовых тормозных единиц, в которых скомпонованы в одном блоке тормозной цилиндр, регулятор выхода штока и тормозная колодка. В то же время при большом числе цилиндров усложняется пневматическая схема тормоза, а в случае размещения цилиндров на тележках требуются гибкие воздухопроводы для соединения их с воздухораспределителями.
   На части локомотивов и вагонах высокоскоростных поездов применяются тормозные цилиндры ТЦР-3 диаметром 203 мм со встроенным регулятором (рисунок 7.7) , цилиндры № 664, 665 диаметром 125 мм и № 666, 667, 670 диаметром 203 мм. Эти цилиндры имеют небольшой рабочий ход поршня от 9 до 12 мм и применяются в дисковых тормозах. У цилиндров ТЦР-10, которые предназначены для прижатия тормозных колодок к поверхности катания колесных пар, рабочий ход поршня увеличен до 75 мм.
   Тормозной цилиндр ТЦР-3 имеет стальной штампованный корпус 1 с приварным дном, поршень 2 с возвращающей пружиной 3, уплотненный резиновой манжетой и маслосъемным кольцом. Винтовой шток 5 имеет несамотормозящуюся резьбу, по которой могут перемещаться регулирующие гайки 4 и 7, поджатые пружинами 6 и 10. Вращение гаек может ограничиваться гильзами 8 и 9. При вращении гаек по мере износа тормозных накладок выдвигается винтовой шток и между накладкой и диском поддерживается установленный зазор.
   Встроенный регулятор обеспечивает автоматическое регулирование величины хода штока в пределах, гарантирующих постоянную величину зазоров между колодками и бандажом колеса или между накладками и тормозным диском по мере их износа.


Рисунок 7.7 – Тормозной цилиндр ТЦР-3 со встроенным авторегулятором

   Тормозные цилиндры № 665, 667 рассчитаны на аварийное автоматическое торможение при разряженной тормозной магистрали и удержание вагона на стоянке.
   Тормозные колодочные блоки № 673 и 674 предназначены для прижатия тормозных колодок к бандажам колесных пар и применяются на пассажирских и грузовых электровозах. Они снабжены автоматическим регулятором выхода штока, который обеспечивает постоянную величину зазора между колодками и бандажом по мере износа тормозных колодок. Блок № 674 (рисунок 7.8) предназначен также для аварийного торможения и удержания электровоза на стоянке при отсутствии давления сжатого воздуха в тормозном цилиндре.
   Тормозные цилиндры проверяют на работоспособность при давлении 0,6 МПа, причем падение давления в течение 3 мин должно быть не более 0,01 МПа. Ресурс работы тормозного цилиндра должен быть 1,5 млн, а наработка на отказ – не менее 200 тысяч двойных ходов.
   В западноевропейских тормозах применяются стандартизованные тормозные цилиндры, имеющие размеры 7", 10", 12", 14", 16" и 18" (рисунок 7.9). Цилиндры большого диаметра 18" (458 мм) устанавливают на тяжелых скоростных пассажирских вагонах, а цилиндры 16" (406 мм) – на скоростном подвижном составе. Тормозные колодочные блоки диаметром 7" используются на новых локомотивах.
   К штампованному корпусу 12 тормозного цилиндра на шести болтах прикреплена передняя крышка 7. Поршень 2 уплотнен манжетой 3 и войлочным смазочным кольцом 4 с распорной пружиной. Самоустанавливающийся шток 10 связан шарнирно с поршнем чекой 5. Разность диаметров штока 10 и направляющей трубы 8, уплотненной сальником 9, позволяет штоку отклоняться от горизонтали при установке тормозного цилиндра в односторонней рычажной передаче. При выпуске воздуха поршень возвращается в исходное положение отпускной пружиной 6, усилия которой достаточно для отвода в отпускное положение всей рычажной передачи вместе с тормозными колодками. Кронштейн «мёртвой точки» 14 приварен к задней стенке цилиндра.


Рисунок 7.8 – Тормозной колодочный блок № 674

   До 1967 года вагоны Чехии и Словакии оборудовались тормозными цилиндрами, в которых усилие пружины 6 было рассчитано только на возвращение поршня 2 в исходное положение. Тормозные колодки и рычажную передачу в положение отпуска приводила пружина, размещаемая между горизонтальными рычагами.
   Для выравнивания давления перед поршнем и за ним при торможении ручным тормозом в поршне имеется отверстие А, закрытое подпружиненной пробкой. Сжатый воздух поступает к цилиндру через отверстие 13. При необходимости подключения манометра используется отверстие с конической резьбой, закрытое пробкой 1. Чтобы при торможении не возникал подпор от воздуха, сжимаемого при перемещении поршня, в передней крышке предусмотрено отверстие, прикрытое сетчатым фильтром 11.
   На некоторых западноевропейских дорогах применяют двухпоршневые тормозные цилиндры. Такие конструкции могут применяться для грузовых вагонов – двухцилиндровая система – или для пассажирских многоцилиндровых систем.


Рисунок 7.9 – Тормозной цилиндр западноевропейских вагонов

   Расчет усилия по штоку тормозного цилиндра. У применяющихся тормозных цилиндров, имеющих различия по диаметру, ходу штока (поршня) и конструкции корпусной части усилие по штоку Pш, Н, зависит от давления сжатого воздуха, диаметра поршня и усилия пружин, взаимодействующих с поршнем:

,    (7.1)

   где D – внутренний диаметр цилиндра, м;
   pц – абсолютное давление в тормозном цилиндре, МПа;
   p0 – атмосферное давление, p0 = 0,1 МПа;
   ηц – коэффициент, учитывающий потери на трение в тормозном цилиндре (принимается 0,98);  
   Pпр – усилие предварительного сжатия оттормаживающей (отпускной) пружины, Н;
   lш – максимальный ход поршня, м;
   жпр – жесткость оттормаживающей пружины, Н/м;
   Qар – усилие пружин авторегулятора, приведенное к штоку поршня, Н.

   Для вагонов с рычажным приводом авторегулятора (рисунок 7.10, а)

    (7.2)

   где Fпр – усилие пружины авторегулятора, Н;
   a, b, c, d, e – размеры плеч горизонтального рычага и привода авторегулятора, м.


Рисунок 7.10 – Размещение авторегулятора с рычажным (а) и стержневым (б) приводами на :
1 – авторегулятор; 2 – рычаг привода; 3 – стержень привода

   Для вагонов со стержневым приводом авторегулятора (рисунок 7.10, б)

Q = Fпр 

 b
-----
 а
.      (7.3)

   Расчетное тормозное нажатие уменьшается от воздействия возвратной пружины авторегулятора, которое не зависит от величины давления сжатого воздуха в тормозном цилиндре. При композиционных колодках на порожнем режиме воздухораспределителя сила нажатия при стержневом приводе может уменьшаться на 30–50 %.
   Рычажный привод уменьшает силу нажатия тормозных колодок значительно меньше.


7.2 Тормозная рычажная передача

   Назначение. Для передачи усилия от штока тормозного цилиндра и распределения его между фрикционными элементами служит механическая система рычагов и тяг – тормозная рычажная передача (ТРП). На большинстве грузовых и пассажирских вагонов, имеющих один тормозной цилиндр, конструкция ТРП зависит от количества тормозных колодок, действующих на колесо.
   Обеспечение непосредственного нажатия штока тормозного цилиндра на фрикционные элементы во многих случаях невозможно по конструктивным соображениям. Таким образом, необходимость введения ТРП продиктована функциональными и конструктивными особенностями тормозной системы.
   Тормозные рычажные передачи большинства вагонов и локомотивов бывают с одно- и двухсторонним нажатием колодок на колесо (см. рисунок 7.2).

   Преимущества двухстороннего нажатия:
   – колесная пара не испытывает выворачивающего действия;
   – меньше величина нажатия тормозной колодки, поэтому меньше ее износ и больше коэффициент трения;
   – возможность более полной реализации запаса по сцеплению, особенно для вагонов с большой осевой нагрузкой;

   – меньшая длина тормозного пути полногрузных вагонов.

   Недостатки двухстороннего нажатия:
   – относительная сложность и большой вес тормозной рычажной передачи;
   – больший нагрев колес (на 10–15 % из-за худших условий теплоотвода).

   С применением композиционных колодок, имеющих больший коэффициент трения и, соответственно, меньшую силу нажатия, недостатки одностороннего нажатия уменьшаются.

   В состав ТРП входят: горизонтальные и вертикальные рычаги, продольные тяги, затяжки (распорки), тяги ручного привода тормоза, башмаки, подвески и тормозные колодки, триангели или траверсы и предохранительные устройства.
   Процесс перемещения рычагов и тяг в ТРП грузового или пассажирского вагона происходит примерно за 0,5 с, пока в тормозном цилиндре не образуется скачковое давление около 0,04 МПа (0,4 кгс/см2), необходимое для преодоления усилия пружин, имеющихся в составе передачи, и для перемещения тормозных колодок и прижатия их к фрикционной поверхности колес.

   Передаточное отношение и передаточное число являются характеристиками тормозной рычажной передачи. Передаточное отношение – это силовая характеристика, представляющая собой отношение суммы сил нажатия тормозных колодок, приводимых в действие от одного цилиндра, к силе, которая образуется по его штоку:

 i =   

Km
-----
Pш

,           (7.4)

   где К – сила нажатия одной тормозной колодки;
   m – число колодок, действующих от одного цилиндра.

   Передаточное число – геометрическая характеристика рычажной передачи. Она определяется по принятой схеме ТРП из соотношения ведущих и ведомых плеч рычагов:

 (7.5)

   где mб – число пар колодок – триангелей или траверс, действующих от одного тормозного цилиндра. У многоцилиндровых передач, в которых отсутствуют триангели или поперечные траверсы, mб принимается равным числу колодок;
   ПlI – произведение длин ведущих плеч рычагов от штока тормозного цилиндра до колесной пары;
   ПlII – произведение длин ведомых плеч рычагов;

   α – угол действия силы К прижатия тормозной колодки относительно горизонтальной оси колеса. Для вагонов принимают α = 0 или α = 10 °, для локомотивов – до 30 °.
   Сила нажатия всех тормозных колодок на единице подвижного состава, как правило, принимается одинаковой, поэтому при расчете суммарного передаточного числа для колодок, действующих от одного тормозного цилиндра, учитывают длину рычагов до ближайшей к цилиндру тормозной колодки или пары колодок. Длина рычагов принимается с учетом их проектного наклона относительно тяг.
   Поскольку величина передаточного отношения и геометрической характеристики вытекает из принятой схемы ТРП, то обычно принимают i = nηм , и КПД рычажной передачи равен частному от деления передаточного отношения i на передаточное число n:

(7.6)

   где ηм – механический КПД рычажной передачи. Учитывает потери на трение в шарнирах.

   На рисунке 7.10 видно, что колодки подвешены ниже средней линии (горизонтали) колеса. Такая схема принята для одноцилиндровых тормозных систем грузовых и некоторых типов пассажирских вагонов, в частности, на тележках ЦМВ.
   Размещение колодки ниже горизонтальной оси колеса способствует её самопроизвольному отходу от поверхности катания после снятия силы прижатия. Благодаря этому должен предотвращаться клиновой износ колодок в тормозных рычажных передачах, не имеющих автоматических регуляторов хода поршня.
   В ТРП железнодорожного подвижного состава передаточное отношение i и передаточное число n отличаются на величину КПД передачи. Передаточное число ТРП определяется в зависимости от длины ведущих и ведомых плеч рычагов, которая определяется по месту приложения силы от штока тормозного цилиндра. Размещение рычагов и точек их поворота определяется схемой конструктивного размещения ТРП на элементах тележки.
   Рычаги бывают первого и второго рода (рисунок 7.11).
   При определении передаточного числа для пары колодок, объединенных траверсой или триангелем, или для одинарной колодки остальные колодки считаются прижатыми. Это позволяет установить центр поворота рычага и длину ведомого и ведущего плеч. Поскольку загрузка вагона или вес локомотива равномерно распределяются между осями экипажа, то передаточное число ТРП для всех осей одинаково. Таким образом, передаточное число рычажной передачи четырехосного грузового вагона с односторонним нажатием

    (7.7)

   где а, б – ведущее и ведомое плечи горизонтальных рычагов;
   в, г – то же вертикальных рычагов.


Рисунок 7.11 – Схема расположения ведущих и ведомых плеч рычагов различных видов:
а – рычаг первого рода; б, в – рычаги второго рода;
lI – ведущее плечо (со стороны тормозного цилиндра); lII – ведомое плечо (со стороны колодок)

   У пассажирских четырехосных вагонов распределение ведущих и ведомых плеч другое, поэтому передаточное число при одноцилиндровой системе

    (7.8)

   Оптимальная величина передаточного числа ТРП зависит от ряда факторов. При её выборе руководствуются следующими соображениями:
   – при большом n, имея заданную величину силы нажатия К и величину давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах, можно применять цилиндры меньшего диаметра и уменьшить вес тормозного оборудования;
   – в то же время при большом n увеличивается ход поршня тормозного цилиндра или должен быть уменьшен зазор между колодками и колесами, а также ухудшаются условия регулировки рычажной передачи по мере износа колодок.

   В грузовых вагонах нормальный выход штока 75–125 мм при чугунных колодках и 50–100 мм – при композиционных. У пассажирских величина выхода штока – 130–160 мм независимо от типа колодок. При величине зазора между колодками и колесом 6–8 мм и коэффициенте зазора в шарнирах Б = 1,7 … 2,2 рациональное передаточное число ТРП грузовых вагонов при чугунных колодках – 6–12 и композиционных – 4–10. У пассажирских вагонов n = 7 … 14, а с секционными чугунными колодками – до n = 16.
   Особенность непрямодействующих тормозов пассажирского подвижного состава заключается в том, что величина давления в тормозных цилиндрах зависит от выхода штока. У грузовых вагонов такая зависимость наступает только при глубокой (экстренной) разрядке тормозной магистрали.
   Поскольку передаточное число ТРП и ведущие плечи горизонтальных рычагов при композиционных колодках меньше, чем при чугунных, то выход штока при нормальном зазоре между колодками и колесами также будет меньше. Следовательно, давление в тормозном цилиндре будет выше, чем при чугунных колодках, что может привести к заклиниванию колесных пар. Поэтому в тормозных цилиндрах пассажирских вагонов искусственно завышают объем рабочей полости на l = 70 мм, надевая на шток поршня хомут, который не дает возможности поршню при отпуске тормоза переместиться до упора в заднюю стенку цилиндра. Таким образом, увеличивается объем рабочей полости цилиндра. В связи с тем, что в свободном пространстве цилиндра остается воздух атмосферного давления, при торможениях с композиционными колодками это приводит к завышению давления примерно на 0,02 МПа (0,2 кгс/см2) в тормозном цилиндре (рисунок 7.12).
   Максимальные значения n и i зависят, в первую очередь, от числа колодок, действующих от данного тормозного цилиндра, осевой нагрузки колеса и коэффициента трения колодки. Для грузовых поездов важным оказывается длительность непрерывного торможения, поскольку этим определяется нагрев колесной пары и износ фрикционного элемента.


Рисунок 7.12 – Увеличение рабочей полости тормозного цилиндра за счет хомута на поршне (а1 < а; б1 > б):
а – при чугунных колодках; б – при композиционных колодках

   Рессорное подвешивание вагона оказывает влияние на конструкцию сопряжения тормозных башмаков с траверсой или триангелем.
   Тормозная колодка пассажирского вагона связана с подрессоренной частью тележки и при движении колеблется относительно колеса, поэтому она закрепляется на башмаке, допускающем поворот относительно траверсы.

   Характеристика ТРП вагонов на дорогах Западной Европы. На западноевропейских железных дорогах тормозную рычажную передачу принято характеризовать геометрическим передаточным числом n, диапазоном рычажной передачи wр , коэффициентом усиления wу и КПД ηм . Усилие по штоку – Pшт , а суммарная сила нажатия тормозных колодок от одного тормозного цилиндра – ΣK .
   Работа тормозной передачи связана с потерями на внешнее трение в шарнирных соединениях рычагов и тяг, с преодолением сопротивления пружинных элементов, а также упругим гистерезисом всей рычажной передачи. Поэтому можно записать:

ΣK = Pшnηм . (7.9)

   Диапазон рычажной передачи

wp  =   

 nmax
------
 nmin

подсчитывается при схемах передачи, имеющей механический переключатель передаточного числа. Обычно величина wp составляет от 2 до 3. Переключение производится в зависимости от загрузки вагона.
   Коэффициент усиления рычажной передачи

    (7.10)

   показывает, во сколько раз суммарная сила нажатия тормозных колодок больше усилия по штоку тормозного цилиндра.
   Из уравнения (7.9) можно определить КПД рычажной передачи:

    (7.11)

   При движении транспортного средства КПД больше, чем на стоянке. В частности, западноевропейские расчеты предусматривают, что при движении чаще всего ΣК = 9/8ΣKд . Значение КПД зависит от окружающей среды. Например, при низких температурах КПД рычажной передачи в значительной степени уменьшается.
   Документами, которые регламентируют работу тормозов подвижного состава железных дорог в Западной Европе, установлена расчетная величина КПД рычажной передачи. Памятка Р544-8 рекомендует при расчетах использовать величину ηм = 0,92 для четырехосных вагонов с двухсторонним нажатием на колеса и ηм = 0,94 – для двухосных вагонов. КПД тормозного цилиндра определено как ηц = 0,98. Этими же документами установлена рабочая величина хода поршня для колодочных тормозов при чугунных колодках 125 мм, минимальная – 75 мм, а максимальная – 135 мм.

   Тормозная рычажная передача грузовых вагонов. В настоящее время на грузовых вагонах Белорусской железной дороги применяется одностороннее нажатие тормозных колодок на колесо (рисунок 7.13).


Рисунок 7.13 – Схема одностороннего нажатия колодки на колесо

   Нормальный отход колодок от поверхности катания колес без применения авторегулятора выхода штока зависит от углов наклона элементов рычажной передачи. Угол α – угол наклона колодки – принят 10°; угол β между линией наклона и линией, соединяющей центр башмака и точку крепления подвески, – рациональная величина 90°; угол γ характеризует условия отвода колодок от поверхности катания колес.
   Такая конструкция дает возможность упростить рычажную передачу, однако способствует ускоренному износу тормозных колодок по сравнению с двухсторонним нажатием. Применение композиционных колодок, обладающих высокой износостойкостью, в значительной мере компенсирует этот недостаток. В то же время одностороннее нажатие не позволяет значительно увеличить тормозную эффективность. В результате грузовые вагоны с односторонним нажатием обеспечивают длину тормозного пути значительно большую, чем вагоны с двухсторонним нажатием колодок на колеса. Это связано с прочностью и износостойкостью колодок, в частности, для получения такой же тормозной эффективности при одностороннем нажатии, как и при двухстороннем, требуется нажатие в 2,2–2,5 раза большее. Допустимое давление на чугунную колодку – 130 Н/см2, а композиционную – 90 Н/см2. При большем давлении происходит ненормальный быстрый износ колодок и повреждение поверхности катания колеса. Поэтому увеличить эффективность тормозов грузовых вагонов с большой осевой нагрузкой при одностороннем нажатии без значительных изменений тормозной системы и применении колодок с повышенным коэффициентом трения не представляется возможным.
   В состав рычажной передачи грузового вагона (рисунок 7.14) входят следующие элементы: горизонтальные рычаги 11 – один, связанный со штоком 7 тормозного цилиндра и с тягой 6 через авторегулятор 12 в передней части рычажной передачи, и второй, шарнирно закрепленный к кронштейну «мертвой» точки на задней крышке тормозного цилиндра и связанный с тягой, ведущей к тормозным колодкам второй тележки. Горизонтальные рычаги 11 шарнирно соединены между собой затяжкой 10. От места расположения затяжки относительно тормозного цилиндра (плечи а и б) зависит передаточное число ТРП, поскольку этим определяется длина ведущего и ведомого плеч горизонтальных рычагов. Устанавливая затяжку 10 на нижние отверстия 9 горизонтальных рычагов, получаем передаточное число ТРП, рассчитанное для чугунных колодок, а при установке затяжки на верхние отверстия 8 передаточное число окажется меньше в расчете на композиционные колодки.
   В состав одной из тяг, к которым прикреплены горизонтальные рычаги, входит автоматический регулятор 12 выхода штока, соединенный с вертикальным рычагом 14 на одной из тележек вагона.
   К вертикальным рычагам 4 и 14, имеющим плечи в и г, прикреплены триангели с тормозными башмаками и колодками. Нижние концы вертикальных рычагов шарнирно соединяются при помощи затяжек (распорок) 20.
   Большое внимание уделяется предохранению деталей рычажной передачи от падения. В частности, тормозные колодки 2 с башмаками 3 и 16 шарнирно закреплены на раме тележки подвесками 15, имеющими шарнирное соединение 1. Распорка 20 шарнирно соединена с нижними концами вертикальных рычагов 4 и 14, причем она имеет по концам несколько отверстий, что обеспечивает возможность регулирования расстояния между колодками 2 и колесами по мере износа колодок. Кроме того, распорка рассчитана на колеса разного диаметра. От падения в случае нарушения шарнирного соединения ее предохраняют скобы 19, закрепленные на швеллерных балках триангелей.
   Вертикальные рычаги 4 и 14, сдвоенные в верхней части, закрепляются серьгами 5, имеющими различную длину в зависимости от наклона сдвоенных рычагов, соединенных валиками 13 и распоркой 18 балки триангеля 22 со стрункой 21. 7.2 Тормозная рычажная передача 269


Рисунок 7.14 – Рычажная передача четырехосного вагона:
а – конструкция рычажной передачи тележки и тормозного цилиндра; б – схема рычажной передачи четырехосного грузового вагона

   Рычаг 23 привода авторегулятора 12 прикреплен к раме вагона.
   Башмаки 3 и 16 жестко насажены на наконечники триангелей. Такое соединение возможно на тележках, на которых подвески закреплены на неподрессоренных частях рамы тележки. От падения в случае обрыва триангели предохраняются постановкой угольников 17.
   Горизонтальные и вертикальные рычаги, работающие на изгиб, выполнены двойными, благодаря чему увеличивается их изгибная прочность. Кроме того, в промежутках между щеками рычагов размещены головки штока, тяг и распорок триангелей. Между щеками вертикальных рычагов вварены соединительные планки.
   Конструкция триангеля, поскольку нагрузка приложена посередине, для усиления снабжена стрункой 21. Между стрункой и балкой 22 установлена распорка 18, шарнирно связанная с вертикальными рычагами 4 и 14. Серьгами 5 крайние в схеме вертикальные рычаги обеих тележек соединены с надрессорными балками тележек.

   Все шарнирные соединения в рычажной передаче выполнены с помощью валиков, шайб и шплинтов. Вертикальные валики устанавливаются шляпкой вверх, чтобы предотвратить их выпадение в случае утери шплинта. Валики в горизонтальных соединениях устанавливаются так, чтобы шплинты находились на одной стороне вагона. Кроме того, горизонтальные валики 4 (рисунок 7.15) закреплены шплинтами 2, которые поставлены в приваренные к щекам 1 вертикальных рычагов планки 3.


Рисунок 7.15 – Установка предохранительного шплинта валика вертикального рычага

   Конструкция узла крепления башмака и тормозной колодки такова, что центр их тяжести не совпадает с точкой подвеса, это приводит к отклонению колодок от колеса в отпущенном состоянии, касанию верхним концом колодки поверхности катания колеса и ненормальному износу колодки при длительном движении без торможения. Интенсивно изнашивается её верхняя часть, особенно при малых расстояниях между колодкой и колесом.
   На большинстве грузовых вагонов для устранения этого недостатка устанавливаются специальные скобы – устройства для отвода колодок от колес. Скоба 3 устанавливается на распорке 4 триангеля 1 (рисунок 7.16), затем ее ветви стягиваются и фиксируются замком 2 в виде эллиптического кольца, выполненного из стального прутка диаметром 16 мм.
  Скоба охватывает затяжку вертикальных рычагов (см. рисунок 7.14) и удерживает триангель от поворота. Приваривать замок 2 категорически запрещается, поскольку при износе колодок скоба 3 перемещается на распорке 4.
   Тормозная рычажная передача проектируется таким образом, чтобы в соединениях не было «мертвых» точек, чтобы ее схема была статически определена. В случае соединения поршня со штоком сферической парой в процессе работы тормозного цилиндра происходит некоторый поворот штока, а в случае жесткого соединения возникает поперечная сила, приводящая к повышенному износу манжеты поршня и деталей, находящихся в горловине крышки.


Рисунок 7.16 – Отводящее устройство (конструкция ПКБ ЦВ МПС):
а – скоба; б – установка отводящей скобы с замком на распорке триангеля

   Рычажная передача 6-осных грузовых вагонов. В настоящее время 6-осные вагоны используются главным образом для обслуживания предприятий горнодобывающей промышленности. Характерной особенностью тормозной системы шестиосного думпкара является двухстороннее нажатие тормозных колодок на колеса в средней части трехосной тележки и одностороннее – на крайних осях (рисунок 7.17). Длина плеч рычагов (в мм) указана на схеме.


Рисунок 7.17 – Схема рычажной передачи одной стороны тележки 6-осного вагона-думпкара

   Передаточное число тормозной рычажной передачи 6-осного вагона в этом случае.

n = 4nк + 4nс     (7.12)

   где nк – передаточное число до пары колодок крайней оси;
   nс – то же средней оси.

   Например, для тормозной системы шестиосных думпкаров, изображенной на рисунке 7.17,

 (7.13)

   Несколько измененная схема ТРП шестиосного думпкара 2ВС-105 с повышенной осевой нагрузкой 25,9 т и тормозным цилиндром диаметром 400 мм без автоматического регулятора выхода штока показана на рисунке 7.18).



Рисунок 7.18 – Схема рычажной передачи думпкара 2ВС-105

  При чугунных колодках на тележках УВЗ-11А передаточное число n рычажной передачи составляет 12,08, а при композиционных – 7,04.
   Параметры тормозной системы: – нажатие колодок на крайние оси тележки

 (7.14)

   – нажатие колодок на средние оси тележки

 (7.15)

   где Рш – усилие по штоку тормозного цилиндра;
   ηм – коэффициент полезного действия рычажной передачи.

   Сложная схема передачи усилия от тормозного цилиндра и большое передаточное число снижают КПД рычажной передачи до ηм = 0,76.
   На грузовых вагонах применяют триангели с глухой посадкой башмака на цапфу (рисунок 7.19), что объясняется конструкцией тележки ЦНИИ-Х3, имеющей неподрессоренные боковые рамы, у которых отсутствует вертикальное перемещение триангеля с колодками относительно рам и колесных пар.


Рисунок 7.19 – Детали глухой посадкой башмака (ГОСТ 4686-74) тележки грузового вагона:
а – узел посадки башмака; б – подвеска в сборе

   На балку триангеля 1, изготовленного из прокатного профиля, жестко насаживается закладка 2, в свою очередь служащая посадочным местом для башмака 3. После установки предохранительного наконечника 5 конструкция зажимается корончатой гайкой 8, которая закрепляется шплинтом 9. Для предохранения триангеля от падения используется подвеска 4, закрепляемая на боковинах тележки. Конструкция подвески показана на рисунке 7.16, б. В отверстия прилива к боковине тележки вставляется втулка 10, а в отверстия подвески 4 – резиновые втулки 12. Подвеска монтируется с помощью валика 11, фиксируемого шайбой и шплинтом. Резиновые втулки являются демпфером, гасящим высокочастотные колебания и повышающим усталостную прочность подвески.
   На проушине прямой ветви подвески ставится клеймо завода-изготовителя. В случае ремонта подвески дефектоскопируются, клеймо ремонтного пункта и дата ставятся на проушине изогнутой ветви.
   Тормозная колодка 7 закрепляется в башмаке 3 с помощью чеки 6.

   У пассажирских вагонов применяется двухстороннее нажатие тормозных колодок на колесо. Схема тормозной рычажной передачи пассажирского вагона представлена на рисунке 7.20.
   Аналогичные схемы применяются на вагонах рефрижераторных поездов, прицепных и головных вагонах электропоездов, а также на некоторых других единицах подвижного состава. Они различаются, главным образом, по длине ведущих и ведомых плеч рычагов. Вместо триангелей и обводной рамки при двухстороннем нажатии тормозных колодок в настоящее время применяются траверсы 8, обеспечивающие подвод усилия к колодкам от тормозного цилиндра через балансиры 4 и промежуточные тяги 5, расположенные у боковин тележки.


Рисунок 7.20 – Схема тормозной рычажной передачи пассажирского вагона

   Усилие от тормозного цилиндра через горизонтальные рычаги 2 передается на главные тяги 1 и авторегулятор 3 со стержневым приводом. От балансиров 4 усилие распределяется на горизонтальные тяги 5 к рычагам 6 ближних к цилиндру колесных пар. Нижние концы рычагов через серьги 7 соединены с траверсами 8, на которых одинарными подвесками 12 закреплены поворотные башмаки с тормозными колодками, прижимаемыми через рычаги 9 и затяжки 10 на подвесках 11.
   Передаточное число рычажной передачи, где все рычаги работают как рычаги первого рода,

 (7.16)

   где m – число пар колодок (число траверс);
   а, в – ведущие и б, г – ведомые плечи рычагов.

   На каждом пассажирском вагоне имеется ручной тормоз с приводом в один из тамбуров. Привод состоит из тяги 13, соединенной с горизонтальным рычагом 2, усилие на который передается от штурвала 22 через коническую зубчатую передачу 21, винт 20, гайку 19 с самотормозящейся резьбой и кривой рычаг 18. Далее через подосную тягу 17, рычаг 16 усилие передается на тягу 15, связанную с помощью рычага 14 с тягой 13. В головке этой тяги, соединенной с горизонтальным рычагом 2, имеется прорезь, позволяющая рычагу перемещаться при пневматическом торможении.
   На рисунке 7.21 показана конструкция рычажной передачи пассажирского вагона с одним тормозным цилиндром.


Рисунок 7.21 – Конструкция тормозной рычажной передачи пассажирского вагона:
1 – горизонтальная тяга; 2 – тяга автоматическая тормоза; 3 – рычаг ручного тормоза; 4 – предохранительная скоба тяги;
5 – тяга ручного тормоза; 6 – тяга стержневого привода авторегулятора; 7 – горизонтальный рычаг; 8 – авторегулятор;
9 – предохранительная скоба; 10 – промежуточный рычаг; 11 – предохранительная скоба траверсы; 12 – рычаг;
13 – подосная тяга ручного тормоза; 14 – стяжная муфта; 15 – башмак тормозной колодки; 16 – винт ручного тормоза;
17 – траверса; 18 – рукоятка привода ручного тормоза; 19 – пружинный фиксатор колодки; 20 – одинарная подвеска;
21 – тормозная колодка; 22 – подвеска; 23 – затяжка вертикальных рычагов; 24 – вертикальный рычаг

   Конструкция узла крепления тормозной колодки к траверсе пассажирского вагона показана на рисунке 7.22. Усилие от рычажной передачи передается на траверсу 1 через парные ушки, приваренные на расстоянии 1180 мм друг от друга. 
   Подвеска 6 башмака изготовлена в виде стержня с двумя отверстиями по концам, одним отверстием она навешивается на цапфу, а другим – на раму тележки.


Рисунок 7.22 – Детали траверсы (балки) на тележке пассажирского вагона

   Предварительно нижняя головка подвески вставляется в башмак 9. На цапфе подвеска с башмаком фиксируется шайбой 2 и шплинтом 3. Поскольку траверса имеет цилиндрическую цапфу, позволяющую башмаку поворачиваться при изменении прогиба рессорного подвешивания, то в отпущенном состоянии тормоза, когда колодки не прижаты к колесам, для предотвращения поворота башмака на траверсе осуществляется его фиксация относительно подвески 6 специальным фиксатором. Фиксатор состоит из поводка 8, поджатого пружиной 5 и проходящего через приваренную к подвеске скобу 12. Усилие пружины может регулироваться гайками 4. Поводок 8 закрепляется на пальце 7, вставленном в отверстие в верхней части башмака 9. При завинчивании гаек 4 пружина 5 сжимается, ее усилие возрастает, что приводит к повороту башмака и приближению к бандажу колеса нижней части колодки 11, закрепленной на башмаке чекой 10.
   В настоящее время все большее распространение получают многоцилиндровые схемы ТРП пассажирских вагонов. Особенно это касается высокоскоростного подвижного состава, оборудованного колодочными или дисковыми тормозами.

   Тормозные рычажные передачи локомотивов. Электровозы и тепловозы первых версий имели по одной тормозной колодке на колесо. Современные локомотивы выпускаются с несколькими тормозными цилиндрами и двухсторонним нажатием колодок на колеса, благодаря чему обеспечивается большая тормозная сила и улучшаются условия работы буксовых узлов и рамы тележки.
   С односторонним нажатием были электровозы серий ВЛ19, ВЛ22, ВЛ23, ВЛ61, ВЛ8 и тепловозы ТЭ1, ТЭ2, ТЭ3, ТЭ7, ТЭ10, 2ТЭ10Л, ТЭП10, М62, ТЭМ1, ТЭМ2, ТГ102, ТГМ3, ЧМЭ3 (рисунок 7.23).
   Применение на локомотивах многоцилиндровых тормозных систем объясняется, главным образом, стесненностью подкузовного пространства. Кроме того, многоцилиндровые системы имеют больший КПД и требуют тормозные цилиндры меньшего диаметра при меньшем передаточном числе.


Рисунок 7.23 – Схема тормозной рычажной передачи одной стороны тележки тепловоза ЧМЭ3

   Например, передаточное число рычажной передачи электровозов ВЛ22м и ВЛ23 с одним тормозным цилиндром диаметром 10″ составляет 7,05, а у электровозов ВЛ80 и ВЛ10 при многоцилиндровой системе с цилиндрами диаметром 10″ – 5,76 (рисунок 7.24, а, б).


Рисунок 7.24 – Тормозная рычажная передача электровозов ВЛ80 и ВЛ10:
а – вид ТРП; б – схема ТРП на тележке; 1 – рычаг подвески; 2 – башмак; 3 – тормозная колодка;
4 – регулировочная муфта; 5 – главный балансир; 6 – тормозной цилиндр 10″; 7 – отпускная пружина;
8 – соединительная серьга; 9 – тяга; 10 – предохранительная скоба; 11 – тормозная балка

   Электровозы серии ЧС2 и ЧС4 имеют рычажную передачу, состоящую на каждой трехосной тележке из трех независимых систем, приводимых в действие от трех тормозных цилиндров диаметром 12″ у электровоза ЧС2 и 10″ – у ЧС4. Передаточное число у ЧС2 – 6,29, а у ЧС – 6,52 (рисунок 7.25).


Рисунок 7.25 – Схема рычажной передачи тележки электровозов ЧС2 и ЧС4:
1 – оттормаживающая пружина; 2, 10 – траверсы; 8 – рычаг; 4 – рычаг-подвеска; 5 – реечный регулятор с защелкой;
6 – тяга с рейкой для регулирования рычажной передачи; 7 – наклонный рычаг; 8 – балка тормозная; 9 – тормозной цилиндр

   Тепловозы ТЭ3 имеют одностороннее нажатие колодок на колеса трехосной тележки. Привод рычажной передачи от тормозного цилиндра диаметром 10″ на три колеса по одной стороне тележки с передаточным числом n = 10,77 при осевой нагрузке до 210 кН и n = 15,1 – при нагрузке более 210 кН.
   Передаточное число зависит от количества тормозных колодок, действующих от одного цилиндра, и осевой нагрузки транспортного средства. Оно определяется принятым коэффициентом сцепления колеса и рельса.
   При двустороннем нажатии и действии тормозного цилиндра на одно колесо (2ТЭ116) передаточное число рычажной передачи от каждого из шести тормозных цилиндров диаметром 8″ трехосной тележки составляет 3,6 (рисунок 7.26).
   В последние годы выпускаются новые локомотивы заводами России и Украины. Однако их тормозные системы практически не изменяются. В то же время развиваются конструкции тормозных систем грузовых вагонов.


Рисунок 7.26 – Схема тормозной рычажной передачи одной стороны тележки тепловоза 2ТЭ116

   В частности, для четырехосных вагонов разработана тормозная система с потележечным торможением (рисунок 7.27). В её состав входят: два авторегулятора РТРП-300 с уменьшенным до 300 мм выходом винта, два тормозных цилиндра № 710 диаметром 10″ (254 мм) и два авторежима № 265А-4 с увеличенным ходом демпфера, поскольку предусмотрено увеличение осевой нагрузки до 25 т, и тележка с билинейным рессорным подвешиванием, имеющим увеличенный прогиб.


Рисунок 7.27 – Тормозная система новых вагонов с реечным торможением


 7.3 Регулирование рычажных передач

  По мере износа тормозных колодок и накладок увеличиваются зазоры между ними и поверхностями трения. Наиболее быстро изнашиваются чугунные тормозные колодки. Композиционные материалы имеют гораздо больший срок службы. В любом случае зазор между фрикционным элементом и поверхностью трения, с которой он взаимодействует, через определенный промежуток времени увеличивается, что приводит к возрастанию хода поршня, имеющего ограниченную длину. В частности, увеличение зазора между колодкой и колесом на величину Δl0 ведет к возрастанию выхода штока на величину Δlш = Δl0i   . Фактически увеличение будет еще больше из-за деформаций рычажной передачи и выбора зазоров в шарнирных соединениях при действии тормоза.
   В заторможенном состоянии горизонтальные рычаги ТРП должны быть перпендикулярны штоку тормозного цилиндра и тягам. Вертикальные рычаги должны иметь одинаковый наклон, а угол между подвеской тормозного башмака и направлением колеса, проходящим через центр нижнего шарнира подвески, – угол подвешивания β ≈ 90°. Значение угла β для новой колодки, как правило, меньше 90°, а для изношенной – значительно больше.
   Для того чтобы обеспечить надежное прижатие колодки или накладки к поверхности контртела, необходимо сокращать расстояние между ними по мере износа в результате трения.
   На тягах тормозных рычажных передач имеются дополнительные отверстия, перестановкой валиков в которых вручную удается сокращать передачу, уменьшая длину тяг и приближая колодку к фрикционной поверхности колеса. Ручное регулирование можно производить на большинстве рычажных передач и пассажирских вагонов. Обычно ручная регулировка ТРП производится путем перестановки валиков в резервные отверстия или с помощью стяжных муфт (на локомотивах).
   Автоматические или полуавтоматические устройства, которые позволяют поддерживать постоянную величину выхода штока тормозного цилиндра и зазоры между тормозной колодкой и фрикционной поверхностью колеса, называются регуляторами тормозных рычажных передач.
   В описываемых конструкциях регуляторов выхода штока использованы свойства не самотормозящейся резьбы (рисунок 7.28). Если растягивающая сила действует через корпус 1 и упорный подшипник 2 на гайку 3 не самотормозящейся резьбы на винте 4, то длина регулятора будет увеличиваться, пока движение не прекратится в результате упора тормозных колодок в поверхность катания или пока гайка заблокируется упором 5. Если колодки будут сильно изношены и ТРП разрегулирована, то при торможении выход авторегулятора будет ограничен гайкой 3, и колодки останутся неприжатыми.
   На грузовом и пассажирском подвижном составе наибольшее распространение получили авторегуляторы одностороннего действия, которые работают на сокращение длины рычажной передачи и уменьшение зазора между колодкой и колесом по мере износа колодки.
   Регуляторы одностороннего действия осуществляют автоматическое стягивание рычажной передачи по мере износа тормозных колодок. Роспуск передачи при замене тормозных колодок производится вручную вращением корпуса против часовой стрелки до отказа. При этом происходит увеличение зазора между колодкой и колесом и хода поршня. После постановки новых колодок зазор l0 между колодкой и колесом должен быть 5–8 мм.


Рисунок 7.28 – Схема действия автоматического регулятора
L0 – минимальная длина регулятора; max – максимальная длина регулятора при изношенных колодках

   В настоящее время применяются авторегуляторы № 574Б, РТРП 675М, № 706 и РТРП-300 с механическим приводом, имеющие одинаковую конструкцию и отличающиеся величиной рабочего хода винта. Эти авторегуляторы поддерживают установленную величину зазора между колодками и колесами в заданных пределах. При необходимости уменьшить или увеличить зазор следует вручную при помощи газового ключа вращать корпус регулятора. Если вращение осуществляется легко без ключа, то это свидетельствует об изломе пружины 6 (рисунок 7.29). Сила трения между торцами регулирующей гайки 4 и полого стержня 10 в этом случае будет невелика, так как их раздвигает пружина 14. При торможении по мере износа тормозных колодок за одно торможение происходит автоматическое стягивание рычажной передачи на величину до 10 мм с приближением колодок к колесам.

   Регулятор № 574Б изображен на рисунке 7.29 и представляет собой винтовую тягу 9 с несамотормозящейся трехзаходной трапецеидальной резьбой и систему, управляющую перемещением по тяге вспомогательной 3 и регулирующей 5 гаек. С горизонтальным рычагом ТРП шарнирно связано ушко 11, закрепленное на полом стержне 10. Таким образом, удлинение или сокращение тяги рычажной передачи происходит при относительном перемещении винтовой тяги 9 и полого стержня 10 в зависимости от вращения и перемещения по тяге гаек 3 и 5. Пружина 15 управляет движением вспомогательной гайки 3 и имеет усилие предварительного сжатия 300 Н (30 кгс), а пружина 14 – движением регулирующей гайки 5. Усилие предварительного сжатия этой пружины – 800 Н (80 кгс). Пружина 6 имеет усилие 1600 Н (160 кгс) и в свободном состоянии авторегулятора прижимает втулку 13 к конической части полого тягового стержня 10, торец которого давит на гайку 5. С противоположной стороны защитная труба 1 жестко упирается в головку 2 и гайку 3, не допуская ее перемещения влево. В результате происходит фрикционное соединение гаек 3 и 5, что препятствует их вращению и сокращению или удлинению авторегулятора, то есть превращает его в жесткую тягу.


Рисунок 7.29 – Регулятор тормозной рычажной передачи № 574Б

   При торможении горизонтальные рычаги у тормозного цилиндра поворачиваются и ушко 11 вместе с тяговым стержнем 10 движутся вправо. В этом направлении перемещается и упор 12. Однако его перемещение будет меньше (см. рисунок 7.28) и зазор А будет уменьшаться. Если выход штока тормозного цилиндра меньше нормы, то упор 12 не доходит до крышки 8 корпуса 7 регулятора, зазор А уменьшается, но контакта упора и корпуса не происходит, поэтому регулятор действует как жесткая тяга, пока тормозные колодки не износятся или не будет произведено увеличение зазоров между колодкой и колесом вращением корпуса 7 регулятора вручную.
   При нормальном выходе штока зазор А выбирается полностью и упор 12 касается крышки 8. Усилие от штока тормозного цилиндра передается на ушко 11, далее на стержень 9, который, перемещаясь вправо, втулкой 13 сжимает пружину 6, увлекая за собой тяговый стакан 4. Конусная поверхность стакана смыкается с такой же поверхностью гайки 5. Регулятор при этом работает как жесткая тяга, поскольку гайки 5 и 3 перемещаются вместе с тяговым стержнем 10, увлекая за собой винтовую тягу 9 и продольную тягу рычажной передачи. В результате тормозные колодки прижимаются к колесам.
   При отпуске тормоза происходит восстановление зазора А, усилие сжатия пружины 6 уменьшается, когда оно становится менее 1000–1250 Н (100– 125 кгс), происходит размыкание контакта трения между гайкой 5 и стаканом 4. Одновременно восстанавливается зазор между колодками и колесами.
   Если этот зазор при торможении оказывается больше нормы и выход штока превышает нормативное значение, то зазор А выбирается раньше, чем колодки прижмутся к поверхности колеса, стакан 4 смещается относительно корпуса 7 вправо, втулкой 13 сжимая пружину 6. Гайка 13 отходит от контакта с задней крышкой 1 на величину, пропорциональную выходу штока, и имеет возможность навинчиваться под действием пружины 15 на тяговый винт 14, продвигаясь до упора в головку 1 и далее. Навинчивание происходит до упора бурта гайки 3 в головку 2. Таким образом, длина авторегулятора укорачивается на величину зазора между буртом и крышкой, то есть на 8–12 мм.

   Автоматическая регулировка ТРП осуществлялась с помощью регуляторов кулисного № 276 и бескулисного № 536М типа (рисунок 7.30). Регуляторы № 276 ранее применялись на пассажирских вагонах, регуляторы № 536М с рычажным приводом – на грузовых вагонах, а со стержневым – на пассажирских.


Рисунок 7.30 – Авторегулятор № 536М:
1 – защитная труба регулирующего винта; 2 – вспомогательная гайка; 3 – головка; 4 – упорная шайба; 5 – регулирующая гайка;
6 – упорная втулка; 7 – коническая втулка; 8 – тяговый стакан; 9 – гильза; 10 – возвратная пружина (F = 2000 Н);
11 – полый тяговый стержень; 12 – корпус; 13 – крышка корпуса; 14 – упор привода; 15 – ушко тягового стержня;
16 – регулирующий винт; 17 – пружина (F = 3000 Н); 18 – фрикционный наконечник; 19 – направляющая втулка

   Эти регуляторы работают как жесткая тяга при нормальном ходе поршня. Если ход поршня меньше, то автоматически происходит роспуск передачи, а при большем ходе поршня – стягивание.
   Рычажный привод авторегулятора обеспечивает сокращение потерь эффективности по сравнению со стержневым приводом, однако уменьшает быстродействие по стягиванию ТРП, особенно при увеличенных зазорах между колодками и колесами. Эти параметры зависят от величины расстояния (см. рисунок 7.10) между шарнирами затяжки на горизонтальном рычаге. При одинаковой конструкции рычажной передачи расстояние b больше при композиционных колодках, и потери эффективности, зависящие от усилия возвращающей пружины, будут меньше.
   Авторегулятор № 536М по месту установки взаимозаменяем с авторегулятором № 574Б и РТРП 675М, диаметр которого 100 мм, что на 10 мм больше, чем регулятора № 574Б.

   Полуавтоматический регулятор РВЗ. Устанавливается на тележках моторных вагонов электропоездов ЭР2 и ЭР9 различных серий на месте кронштейна мертвой точки. Схема ТРП моторного вагона показана на рисунке 7.2, б. Регуляторы 4 устанавливаются по одному к каждому тормозному цилиндру 3. При повышении давления в тормозном цилиндре до 0,15– 0,2 МПа (1,5–2,0 кгс/см2) и выходе штока 60 мм и более воздух поступает в регулятор перед манжетой 12 (рисунок 7.31), перемещая поршень 2 вниз (по рисунку) до упора хвостовиком в стакан 7. При этом пружина 8 сжимается до отказа. Собачка 10, поджатая пружиной 9, при перемещении вниз вместе с поршнем 2 проскакивает на два зуба храпового колеса 5, не поворачивая его.
   При отпуске тормоза, когда давление в ТЦ и выше поршня 2 уменьшается, пружина 8 возвращает поршень 2 в исходное положение, одновременно собачка 10 поворачивает храповое колесо и связанный с ним шпиндель 15 по часовой стрелке. Гайка навинчивается на резьбу тяги 14. Таким образом, уменьшается выход штока тормозного цилиндра, поскольку колодки приближаются к бандажам. Выход штока за один цикл действия регулятора уменьшается на 2,5 мм, так как собачка 10, поджатая пружиной 9, проскакивает на два зуба.
   Регулятор смонтирован в стальном корпусе 1. К крышке корпуса через отверстие ТЦ подводится воздух из тормозного цилиндра. На хвостовике поршневого устройства на оси закреплена подпружиненная собачка 10 в кожухе 11, взаимодействующая с храповым колесом 5 стопорного механизма. Вторая собачка 4 с пружиной препятствует повороту храпового колеса в обратном направлении. Из зацепления с храповым колесом 5 она может быть выведена нажатием кнопки 3, что производится при смене тормозных колодок вагона, когда выключают механизм стопорения шпинделя 14 и производят роспуск ТРП, вращая вручную стакан 16 с рукоятками против часовой стрелки.
   Регулятор соединяется с тяговой ТРП винтовой тягой и защищен от загрязнения резиновым чехлом 13. 


Рисунок 7.31 – Регулятор пневмомеханического действия конструкции

   Для защиты попадания пыли в рабочее пространство при обратном ходе поршня 2 установлен фильтр 6.
   Регулятор РВЗ – одностороннего действия и стягивает рычажную передачу при износе тормозных колодок.


 7.4 Регулирование рычажных передач западноевропейских вагонов и локомотивов

   Автоматические регуляторы выхода штока (зазоров между тормозными колодками и колесами) используются на вагонах как части ТРП, уменьшающие чрезмерно большие и увеличивающие малые расстояния между тормозными колодками и поверхностями трения колес и тем самым сохраняющие в допускаемых пределах выход штока тормозного цилиндра. Регулятор компенсирует износ колодок, однако не компенсирует деформации рычажной передачи.
   Сохранение выхода штока обеспечивает постоянную величину времени наполнения тормозных цилиндров и отпуска тормоза.

   На железных дорогах Западной Европы применяются различные типы регуляторов выхода штока, в которых использовано свойство несамотормозящейся резьбы. Наибольшее распространение получили автоматические регуляторы типов DA и DRV шведской фирмы SAB.
   Регулятор типа DA имеет более простую конструкцию, однако в ТРП должно быть встроено управляющее устройство, что усложняет работу и уменьшает надежность регулятора.
   На железных дорогах Чехии и Словакии на двухосных грузовых вагонах применяют регуляторы типа SZ-6, рассчитанные на передачу в ТРП усилия 60 кН. Этот регулятор применяется с длиной регулируемой части 400 или 600 мм. Для 4-осных грузовых, пассажирских и скоростных вагонов применяется регулятор типа SZ-10, который передает максимальную силу 100 кН, а для тяжелых грузовых вагонов – авторегулятор SZ-12, предназначенный для передачи усилия 120 кН.
   До 1979 г. в тяжелых скоростных вагонах чехословацких железных дорог применялись шведские регуляторы типа SAB DA4-450, DRV-3S-450, DRV-3A-450. В настоящее время авторегуляторы SAB в новых вагонах Чехии и Словакии заменяют на укороченные регуляторы, которые должны устанавливаться на тележке, а регуляторы DRV-3A-450 остались для некоторых пассажирских вагонов.
   На рисунке 7.32 представлена схема регулятора выхода штока типа DA. Принцип действия этого регулятора аналогичен работе регулятора № 276, который ранее устанавливался на пассажирских вагонах постройки СССР.
   Механизм регулятора содержит кулису 1 с фасонным отверстием, через которое пропущен валик 2. Противоположный конец кулисы шарнирно связан с рамой вагона. В нижнем конце валика 2 насажен перекидной рычаг 3, выполненный в виде кулачкового механизма, ведущая ветвь которого опирается на роликовый болт 4 с хвостовиком, закрепленным в кулисе 1 с помощью зажимной гайки. Расстояние А от оси роликового болта до края кулисы пропорционально выходу штока тормозного цилиндра. Для перекидного рычага 3 роликовый болт 4 является точкой опоры во время работы механизма, который, будучи насажен на штоке поршня, благодаря перекидному рычагу 3 соединен жесткой тягой (поводком) 5 с кривошипом исполнительного механизма, встроенного в тягу рычажной передачи. Устройство исполнительного механизма обеспечивает поворот кривошипа при перемещении поводка 5 вместе с перекидным рычагом 3. Таким образом, действие регулятора основано на превращении возвратно-поступательного движения поршня тормозного цилиндра во вращательное движение кривошипа, размещенного на головке 8 исполнительного устройства.


Рисунок 7.32 – Автоматический регулятор выхода штока

   Регулятор увеличивает ход поршня тормозного цилиндра до нормы за одно торможение, а уменьшает – за несколько торможений. При отпуске тормоза регулятор укорачивается за счет перемещения тяги 6 при повороте кривошипа и завертывания по трапецеидальной резьбе гайки 7. В его действии можно отметить три характерных случая, когда ход поршня L равен А, меньше А и больше А. В первом случае колодки будут прижаты к бандажам, когда шток поршня имеет выход, равный А. Кривошип будет заблокирован и, хотя в исполнительном устройстве появится растягивающее усилие, оно будет работать как обыкновенная тяга.
   Если колодки будут прижаты к бандажам и растягивающее усилие появится прежде чем шток преодолеет расстояние А, это вызовет сжатие пружины 5 (см. рисунок 7.32) и отход нажимного кольца 4 от соединительного диска 3. Гайка 2 на винте 1 может свободно вращаться благодаря упорному подшипнику и приводить к удлинению тяги. Кривошип 6 находится в области угла аb (заштрихованная часть на рисунке 7.32).
   Третий случай, когда выход штока окажется больше величины А из-за большого расстояния между колодками и бандажом. Ввиду появления зазора между диском сцепления 3 (рисунок 7.33) и нажимным кольцом 4 кривошип регулятора будет разблокирован и повернется в направлении с (см. рисунок 7.32). При отпуске тормоза и выпуске сжатого воздуха из тормозного цилиндра кривошип будет возвращаться по часовой стрелке в начальное по ложение. Когда колодки выйдут из контакта с колесами, и сила, действуюая на пружину 5 (см. рисунок 7.33), исчезнет, а кривошип, вращаясь по часовой стрелке, вызовет оборот диска сцепления 3 и гайки 2 на винте 1 и, как следствие, укорачивание тяги и приближение колодок к поверхности трения. При каждом отпуске тормоза происходит укорачивание тяги максимум на 3,5 мм и уменьшение выхода штока в соответствии с размерами плеч горизонтального рычага. Если выход штока больше, чем задано размером А (см. рисунок 7.32), то получение требуемой величины наступает после нескольких торможений. Чересчур малый выход штока регулируется полностью за одно включение тормозов.


Рисунок 7.33 – Головка авторегулятора A

   Автоматический регулятор фирмы SAB типа DRVA. По принципу действия и по конструкции он подобен бескулисному регулятору № 536М. Характерно, что на вагонах США и Западной Европы, где широко распространены регуляторы DRV различных модификаций, в основном применяется стержневой привод регуляторов, который значительно уменьшает силу нажатия тормозных колодок, особенно при малых ступенях торможения. Однако, учитывая, что применяются, главным образом, чугунные колодки, эффект от снижения силы нажатия большого значения не имеет.
   Регулятор DRV (рисунок 7.34) состоит из устанавливающего устройства (корпус регулятора) 1 и приводного устройства 2 с шарниром 3. Расстояние А устанавливают таким образом, чтобы при касании тормозных колодок с бандажами корпус регулятора 1 соприкасался с упором 4.
   Перемещение упора 4 стержневого привода относительно устанавливающего устройства 1 равно сумме перемещений концов горизонтальных рычагов. Расстояние А зависит от среднего перемещения тормозных колодок и передаточного числа ТРП между колодками и корпусом регулятора.
   Авторегулятор двухстороннего действия с механическим приводом показан на рисунке 7.35.


Рисунок 7.34 – Схема установки авторегулятора ычажной передаче

   Основными конструктивными элементами регулятора являются: регулирующая гайка 6, винт регулирующий с несамотормозящейся четырехзаходной резьбой 1, гайка вспомогательная 4 с диском сцепным 2, пружина сцепная 3 и втулка 5 – ансамбль этих элементов, связанных с тягой тормозной рычажной передачи, образует ведомый узел регулятора (сцепление Х); тяговый стержень 12, втулка 7 и втулка 8, взаимодействующая со сцепным диском 9 (сцепление Y), – связаны с горизонтальным рычагом и штоком поршня тормозного цилиндра и образуют ведущий узел; сцепная пружина 15, а также пружина роспуска 14 и возвратная пружина 11 связывают между собой ведомый и ведущий узлы. Вся конструкция регулятора находится в корпусе 10.


Рисунок 7.35 – Конструкция авторегулятора ипа DRV двухстороннего действия

   Для увеличения силы сцепления конусных поверхностей деталей регулятора на них делается специальная насечка. Длина регулируемой тяги определяет положение гайки 6 на винте 1. Когда ход штока превышает норму, гайка 6 вращается по часовой стрелке (глядя со стороны ТЦ) и укорачивает тягу. В случае, если выход штока меньше нормы, гайка 6, вращаясь против часовой стрелки, удлиняет тягу ТРП. Вспомогательная гайка 4 устанавливает положение регулирующей гайки 6 на винте 1 в соответствии с разницей между заданным расстоянием и фактическим Arz (рисунок 7.36). Если движение одной из этих гаек 6 и 4 будет заблокировано, то другая может вращаться по резьбе винта 1, что достигается соответствующим включением сцепления.


Рисунок 7.36 – Схема действия авторегулятора RV

   В случае, если расстояние между колодками и поверхностью трения ко- леса чрезмерно большое и выход штока больше нормы, то по исчерпанию расстояния А сжимающая сила вызовет изменение положения элементов регулятора. После прижатия колодок к колесам произойдет дальнейшее изменение состояния регулятора. Повышение давления в ТЦ и увеличение силы, действующей в регуляторе, вызовет следующие изменения и перемещения в нем:
   – выключение сцепного диска 2 вспомогательной гайки 4;
   – под действием силы сжатой пружины 3 вспомогательная гайка 4 будет вращаться по часовой стрелке и переместится влево на расстояние

 l = AArz = n ,

   где А – заданное и Arz – фактическое перемещения упора привода 13.

   При отпуске тормоза и уменьшающейся силе, передаваемой от ТЦ, в ре- гуляторе наступит ослабление сцепления регулирующей гайки 6 с кониче- скими поверхностями втулок 7 и 8. Гайка 6 под действием нажимной силы от пружины 11, вращаясь по часовой стрелке, перемещается влево до упора во втулку 5 вспомогательной гайки 4 (сцепление Х).
   На рисунке 7.36 представлено устройство сцепных муфт и гаек после выделения расстояния A − Arz вспомогательной гайкой 4 (см. рисунок 7.36, а) и перед преодолением этого расстояния регулирующей гайкой 6 (см. ри- сунок 7.36, б).
   В случае, когда ход поршня ТЦ меньше заданного расстоянием А, и тор- мозные колодки будут прижаты к поверхности катания колес, в регуляторе появится растягивающее усилие. Для получения необходимого удлинения тяги произойдет изменение положения деталей регулятора (см. рисунок 7.35):
   – при определенной величине возрастающей силы будет выключено из работы сцепление Z (тяговый стержень 12, втулки 7 и 8 и сцепной диск 9);
   – под действием пружины 15 корпус 10 вместе с гайкой вспомогательной 4 при включенном сцеплении X получает вращение с перемещением вправо до момента, когда корпус 10 упрется в упор привода 13;
   – пружина 3 сцепления X будет сжата, и между корпусом 10 и втулкой 5 получается зазор, равный A − Arz = l1 = m;
   – во время следующего включения тормоза растущее давление в ТЦ вызывает силу, выключающую сцепление регулирующей гайки 6 с коническими поверхностями втулок 7 и 8;
   – под действием силы предварительно сжатой пружины 3 регулирующая гайка 6 вращается против часовой стрелки и перемещается вправо;
   – с момента касания корпуса 10 и втулки 1 вращение регулирующей гайки 6 прекращается.

   Автоматический регулятор Стопекс типа КМ (рисунок 7.37). В отличие от других типов бескулисных регуляторов его корпус не вращается.


Рисунок 7.37 – Регулятор Стопекс типа КМ в начальный момент торможения – касание колодок

   Регулирующий механизм заключен в трубчатый корпус 5, в котором может передвигаться винтовая тяга 4, имеющая несамотормозящуюся резьбу, на которой расположены разрезные гайки – регулирующая 3, вспомогательная 1 и предохранительная 6. Гайки закреплены и удерживаются на винтовой тяге пружинами браслетного типа. Хвостовик 7 винтовой тяги 4 размещен в полости тягового стержня.
   В трубчатом корпусе 5 расположены буферная пружина 11 и возвратная пружина 9, расположенная между стенкой корпуса и тяговым стержнем 8. Буферная пружина 11 упирается в стенку корпуса и в стакан, через который она воздействует на вспомогательную гайку 1 и кольцо 2 и прижимает их к упорному стерженьку 10. Усилие буферной пружины 11 стерженьком 10 передается на левый торец тягового стержня 8, нагруженного справа усилием возвратной пружины 9. Тяговый стержень 8 имеет фасонную конструкцию, в расточках внутри него размещаются регулирующая 3 и предохранительная 6 гайки. Правый конец тягового стержня 8 шарнирно соединяется с горизонтальным рычагом рычажной передачи.
   При нормальном зазоре между колодками и поверхностями катания колес упор с регулировочными гайками подойдет к торцу корпуса 5 регулятора и будет перемещать его влево, сжимая пружину 11 и образуя зазор b. Перемещаясь далее вправо, горизонтальный рычаг увлекает тяговый стержень 8 с гайкой 3 и превращает их в жесткое соединение с винтом 4 до конца торможения. Вспомогательная гайка 1, вращаясь, пропускает винт 4, и между втулкой и регулирующей гайкой 3 со стержнем 4 образуется зазор, величина которого зависит от износа колодок и деформации ТРП.
   При отпуске тормоза шарнир горизонтального рычага перемещается влево вместе со стержнем 8. Вспомогательная гайка 1 зажата и, не вращаясь, вместе с винтом 4 перемещается влево до упора в буферный стакан, после чего гайка 1 будет вращаться, перемещаясь по винту 4, пока не прекратится усилие нажатия от тормозного цилиндра. После этого гайка 3 при нормальных зазорах займет исходное положение на винте 4 или переместится в сторону вспомогательной гайки 1 на расстояние, соответствующую износу колодок. Гайка 3, также вращаясь, перемещается по винту 4 влево на ту же величину, и зазор между колесами и колодками станет соответствовать расстоянию А.

   Автоматические регуляторы электровозов ЧС2 и ЧС4. Шестиосные электровозы ЧС2 и ЧС4 оснащены бескулисными регуляторами хода штока тормозного цилиндра. Регуляторы размещаются в тормозной рычажной передаче, смонтированной для каждого колеса трехосной тележки электровоза. Таким образом, на тележке расположены шесть регуляторов.
   На рисунке 7.38 показана схема рычажной передачи электровоза ЧС2.


Рисунок 7.38 – Схема тормозной рычажной передачи ЧС2

   Он оснащен реечными регуляторами, которые просты по устройству, но имеют тот недостаток, что стягивание рычажной передачи происходит только после того, как ход поршня увеличится в результате износа на 48 мм.
   Регулятор (рисунок 7.39), применяемый на электровозе ЧС4, обслуживает такую же тормозную передачу, как на электровозе ЧС2. Корпус 1 регулятора располагается на тяге снаружи колеса. Один конец винта 2 соединен с вертикальным рычагом рычажной передачи, идущим от тормозного цилиндра, а второй входит в защитную трубу 12, расположенную в корпусе 1 и соединенную с другим вертикальным рычагом. На резьбовую часть винта надета разрезная гайка 4, составленная из четырех сегментов, стянутых пружиной 3 браслетного типа и пружинным кольцом 10. Верхняя часть гайки 4 показана при торможении, а нижняя – в положении отпуска.


Рисунок 7.39 – Регулятор электровоза ЧС4

   При торможении четыре сегмента гайки 4 конусной частью прижимаются к конусу корпуса 1, гайка стопорится на винте 2 и перемещается вместе с винтом, тягой и направляющей втулкой 11. При отпуске тормоза гайка выходит из контакта с конусом и резьбовой частью винта, браслетная пружина 3 разжимается и винт 2 перемещается (по чертежу влево), сокращая длину тяги в зависимости от износа колодок. Ход штока тормозного цилиндра будет в пределах нормы.
   При смене изношенных тормозных колодок необходимо повернуть рукоятку 6 переключателя, в результате происходит поворот валика 7 и перемещение втулки 9 эксцентриковым шипом 5, сжатие пружины 8 и перемещение гайки 4 из зацепления с конусной частью корпуса 1. Длину тяги увеличивают вручную.
   После смены колодок производят торможение и отпуск, обеспечивающие регулировку выхода штока.


 7.5 Тормозные блоки колодочных и дисковых тормозов

   Малогабаритные тормозные блоки для колодочных тормозов применяются на высокоскоростном подвижном составе. Блок типа «Каволис», производства Чехии, рассчитан на обслуживание одной тормозной колодки и собран в тормозном цилиндре диаметром 170 мм, где размещается силовая часть (рисунок 7.40).


Рисунок 7.40 – Колодочный тормозной блок

   Винтовой шток 8 шарнирно соединяется с тормозным башмаком, однако не имеет непосредственного соединения с поршнем 2, который уплотнен манжетой 3 и расположен в корпусе 1. Внутри поршня размещен вкладыш 4 с конической внутренней поверхностью. Имеются поршни, у которых коническая поверхность выполнена заодно с поршнем. Вкладыш имеет коническую расточку на 60° меньшим диаметром к торцовой стенке поршня. На расточенную поверхность опираются ролики 5, вращающиеся на пальцах 6. Пальцы установлены на трех угловых двуплечих рычагах, расположенных по окружности под углом 120°. Угол каждого из рычагов составляет 90°. Рычаги могут поворачиваться на шарнирных соединениях с осями. На других плечах рычагов 7, между диском 14 и крышкой 10 цилиндра, также расположены ролики, вращающиеся на пальцах. Рычаги обеспечивают передачу усилия от поршневого кольца 2 и вкладыша 4 к полому стержню 9.
   В расточке цилиндра 10, который может свободно перемещаться по винтовому штоку 8, расположена гайка 12 с несамотормозящейся резьбой. При перемещении поршня 2 вправо пальцы 7 через полый стержень 9 зажимают гайку 12, не допуская ее вращения. Шток 8 перемещается вправо вместе со стержнем 9 и тормозная колодка прижимается к колесу.
   При отпуске тормоза, когда давление на поршень 2 снижается, винтовой шток 8 вместе с тормозной колодкой отходит от колеса под действием пружин 13, которые отодвигают полый стержень 9 влево. После перемещения полого стержня на 7 мм нажатие на гайку 12 уменьшается, и далее ее перемещение влево происходит с вращением по несамотормозящейся резьбе штока 8, а шток вместе с тормозной колодкой остается на месте.
   Регулятор обеспечивает постоянный зазор между бандажом и колодкой, который устанавливается 7 мм, что достигается усилием прижатия гайки 12 полым стержнем 9. Зазор между колодкой и колесом поддерживается в эксплуатации постоянным при максимальном ходе 13 мм штока 8.
   Тормозной блок для дискового тормоза применяется на скоростных пассажирских вагонах, выпускаемых в Германии. Блок обслуживает две накладки дискового тормоза, размещенные на одном диске. На оси колесной пары может быть смонтировано до четырех блоков.
   Тормозная система скоростного вагона с дисковым тормозом оснащена регулятором, поддерживающим вращение тормозящей колесной пары с некоторым замедлением относительно скорости движения экипажа. Благодаря этому производится очистка поверхности катания колеса и повышается уровень сцепления колес с рельсами.
   На рисунке 7.41 показан тормозной цилиндр, монтируемый на пассажирских вагонах, работающих на Белорусской железной дороге. Тормозные цилиндры UB8X16 или UB8H16 относятся к типовому ряду цилиндров со встроенным регулировочным механизмом для установки нормального зазора между тормозным диском и фрикционной накладкой. Тормозной цилиндр UB8H16 дополнительно оборудован рычагом ручного стояночного тормоза.
   В цилиндрической крышке 8 смонтирован регулятор выхода штока однократного действия, содержащий винт 10, не имеющий непосредственной связи с поршнем 14, уплотненным резиновой манжетой 13. Поршень перемещается под давлением сжатого воздуха, поступающего в отверстие А. С поршнем жестко связана трубчатая штанга 9, перемещение которой вызывает вращение гайки 6 и фасонной контргайки 3, что, в свою очередь, приводит к перемещению винта 10, соединенного с рычажной передачей дискового тормоза посредством штока 1 и шестигранника возврата 2.


Рисунок 7.41 – Тормозной цилиндр UB8X16

   При нормальных зазорах между накладками и диском гайка 6, втулка сцепки 7 и контргайка 3 не вращаются и передают движение от поршня 14 и трубчатой штанги 9 на винт 10. Если зазор больше нормы, происходит перемещение контргайки 3 с вращением по винту 10, что приводит к увеличению зазора между контргайкой и гайкой 6. Затем при отпуске и обратном ходе штока с винтом зазор выбирается под действием пружин 4 и 11, ограничивая перемещение винта и оставляя необходимое расстояние между тормозными накладками и диском. Вращение гайки 6 в игольчатом подшипнике 16 происходит при перемещении винта 10, а контргайка 3 вращается в шариковом подшипнике 5. Поршень 14 возвращается в исходное положение под действием пружины 12. Винт 15 с отверстием служит для удаления конденсата. Резиновый сильфон (резиновый чехол) 17 предохраняет устройство от попадания загрязнений.
   Тормозные цилиндры, разработанные ОАО «Транспневматика», с автоматическим регулированием величины хода штока в пределах, обеспечи- вающих постоянную величину зазоров между трущимися элементами тормозных устройств, применяются на скоростных пассажирских вагонах и локомотивах России.

   Цилиндры устанавливаются в тормозной рычажной передаче многоцилиндровой системы. Диаметр рабочей поверхности цилиндра 203 мм. В зависимости от установки в дисковом или колодочном тормозе и схемы рычажной передачи выбирается цилиндр с рабочим ходом поршня 12 или 100 мм. Цилиндры рассчитаны на рабочее давление 0,4 или 0,6 МПа. Соответственно усилие на винте (штоке) поршня составляет 12,0 или 18,0 кН. Тормозные цилиндры (рисунок 7.42) состоят из двух частей: собственно цилиндра и встроенного в него регулятора одностороннего действия. В цилиндре 18 расположен поршень 1 с манжетой. С поршнем взаимодействует через пружину 2 полый стержень 17, который удерживается от вращения фиксатором 3. 3.


Рисунок 7.42 – Тормозной цилиндр со встроенным регулятором

Регулятор выхода штока имеет винт 12 с самотормозящейся резьбой, на которую навинчены две гайки – 6 и 4, разделенные ограничителем 14, жестко соединенным с муфтой 8. От поворота в момент торможения его удерживает штифт-фиксатор 5. Гайка 4 также зафиксирована от поворота и под действием пружины 10 через подшипник 7 поджата к упору 16 таким образом, что кулачки упора входят в пазы кольца 14. Сухари упора 16, входящие в пазы полого стержня 17, совершают в момент торможения возвратно-поступательное движение. Винт 12 удерживается в исходном положении пружиной 2 через полый стержень 17, ограничитель 13, гайку 4 и упор 16.
   При нормальных зазорах между накладками и тормозным диском регулятор работает как жесткий стержень.
   При износе накладок зазоры увеличиваются, и поршень 1 с полым стержнем 17 перемещают в комплекте ограничитель 13, винт 12 и связанные с ним гайки 6 и 4, а также упор 16.
   При перемещении на расстояние l до соприкосновения упора 16 с упорами на крышке 15 движение винта прекращается, и при дальнейшем перемещении поршня происходит наворачивание гайки 4 на винт 12, поскольку резьба несамотормозящаяся. При этом происходит перемещение винта 12 до прижатия тормозных колодок или накладок к поверхности катания колеса или фрикционной поверхности диска. Между гайкой 4 и ограничителем 14 образуется зазор, равный величине износа фрикционных элементов.
   При отпуске полый стрежень 17 и поршень 1 под действием пружины 2 возвращаются в исходное положение. Одновременно перемещаются винт 12 со всеми элементами, связанными с ним. им.
   Под действием пружины 10 гайка 6 навертывается на винт 12 до соприкосновения с ограничителем 14.
   Полный цикл «торможение – отпуск» заканчивается. При этом гайки 4 и 6 наворачиваются на винт 12, компенсируя величину износа фрикционных элементов, сохраняя первоначальный зазор между ними. Сильфон 9 предохраняет от загрязнения и повреждения винт 12 и детали регулятора. Винт 12 связан с фрикционными элементами (колодка или накладки) через вилку 11.
   Размер L зависит от конструкции тормозного цилиндра и для каких фрикционных элементов он предназначен. Минимальный размер L для дискового тормоза равен 340 мм, для колодочного – 602 мм.


 7.6 Воздухопровод и арматура

   Воздухопроводная тормозная магистраль грузовых и пассажирских вагонов в странах СНГ собрана из стальных бесшовных труб внутренним диаметром 32 мм [ранее 11/4″ (34,3 мм)]. В ее состав входят собственно магистральная труба, концевые краны и гибкие соединительные межвагонные рукава с головками. Магистральная труба имеет тройник № 573 или 573П (см. подразд. 2.6) для подсоединения к воздухораспределителю с возможностью его выключения разобщительным краном № 372. Соединительный трубопровод между магистралью и воздухораспределителем может выполняться из резино-металлического рукава З35. Разобщительный кран № 372 [аналог – кран 1-20-2 (см. рисунок 7.44) или кран 4300] устанавливается непосредственно у тройника № 573, благодаря чему уменьшаются динамические воздействия на соединительный трубопровод при движении вагона.

   Диаметр воздухопровода имеет важное значение в процессе срабатывания тормозов. В то же время увеличение диаметра вызывает значительное повышение требуемой производительности компрессоров, а также оказывает влияние на диаметр выпускного отверстия крана машиниста.
   До 1948 г. магистральный трубопровод отечественных вагонов выполнялся из труб диаметром 1″ (25,4 мм). Железные дороги, входящие в состав UIC, перешли на трубы диаметром 11/4″ с 1968 г.
   В трубопроводе ранее предусматривалось место для накопления загрязнений, которые могут попадать в сжатый воздух через соединительные рукава-пылеловки № 321-003. В настоящее время вместо пылеловок устанавливаются тройники № 573 на грузовых и № 573П на пассажирских вагонах. Эти тройники имеют чугунный корпус. Для грузовых вагонов выпускаются аналогичные детали стальным литьем под давлением. Воздухопроводы к тормозным приборам должны выполняться таким образом, чтобы не было перегибов, способствующих накоплению влаги и загрязнений. Отдельные части магистрали соединяются при помощи муфт и гаек. В настоящее время применяются, в основном, цельносварные воздуховоды, что значительно увеличивает их герметичность.
   Разъемные рукава Р11, Р17 предназначены для соединения тормозной магистрали локомотива и первого вагона и вагонов между собой. Головки этих рукавов расцепляются при повороте на определенный угол и при саморасцепе вагонов. Концевые краны на тормозной магистрали установлены с поворотом на 60°, благодаря чему при расцеплении вагонов на сортировочных горках головки рукавов находятся на достаточной высоте, что предохраняет их от ударов о стрелочные переводы.
   На рисунке 7.43 показан соединительный рукав, выполненный по нормам UIC. Аналогичные рукава изготавливаются по стандартам ГОСТ 1335 и ГОСТ 2593.


Рисунок 7.43 – Соединительный рукав 

   Резино-тканевая трубка 1 насаживается на соединительную головку 2 с уплотнительным резиновым кольцом 3 и закрепляется хомутиками 5. Соединение с концевым краном осуществляется наконечником 4.
   Для соединения рукава с тормозной магистралью устанавливается выпускавшийся ранее концевой кран № 190 или краны № 4304, 4314 для воздухопровода с внутренним диаметром 32 мм (рисунок 7.44). С помощью этого крана при необходимости может быть перекрыт воздухопровод между вагонами или между локомотивом и вагонами, а также перекрывается магистральный трубопровод по концам поезда – на локомотиве и хвостовом вагоне.


Рисунок 7.44 – Концевой кран 4314

   Штуцером 5 кран закрепляет- ся на тормозной магистрали, а к отводу 6 крепится резиновый соединительный рукав. Отражатель 4, уплотненный резиновыми кольцами 3, при перемещении может перекрывать сообщение тормозной магистрали с рукавом.
   Это происходит при подъеме рукоятки 8 вверх, в вертикальное положение, когда поворачивается эксцентриковый кулачок 2, на хвостовике которого надета гайка 1 и рукоятка 8. Гайка 1 ввернута в корпус 6 до ликвидации осевого перемещения кулачка 2 и зашплинтована. После навертывания штуцера рукава гайка 7 играет роль контргайки. Если кран открыт, то ручка 8 располагается вдоль магистрального отростка, как показано на рисунке 7.44, и правое резиновое кольцо перекрывает выход воздуху в атмосферу через отверстие для ручки крана.
   При закрытом положении крана, когда ручка повернута в вертикальное положение, левое резиновое кольцо запирает выход воздуху из тормозной магистрали. При этом контрольное отверстие А диаметром 6 мм соединяет рукав с атмосферой. Отверстие а диаметром 2,5 мм предназначено для частичного выпуска воздуха и предохранения левого кольца от вырывания.
   Все более широко применяются на железнодорожном подвижном составе краны шаровые разобщительные и краны шаровые трехходовые. В сравнении с пробковыми (конусными) кранами они имеют следующие преимущества:
   – не требуют притирки рабочих поверхностей и смазки;
   – обладают повышенной плотностью затвора;
   – имеют повышенный срок службы без ремонта ввиду высокой износостойкости фторопласта, из которого сделаны уравнительные элементы;
   – усилие поворота ручки не зависит от температуры окружающей среды;
   – ремонт кранов сводится к замене фторопластовых колец.

   На рисунке 7.45 показан разобщительный кран, устанавливаемый на подключении воздухораспределителя к магистрали. Корпус может быть из алюминия или чугуна.


Рисунок 7.45 – Разобщительный кран 1-20-2

   На некоторых локомотивах западноевропейских фирм применяются колодочные тормозные блоки различной конструкции (рисунок 7.46).


 Рисунок 7.46 – Колодочные тормозные блоки:
а – для одной колодки; б – вухколодочный блок
1 – тормозной цилиндр; 2 – тормозная колодка; 3 – башмак;
4 – передаточный рычаг; 5 – регулятор выхода штока

   Тормозные цилиндры 1 диаметром 6-7″ (дюймов) устанавливаются в блоке с регулятором выхода штока 5. Число блоков соответствует числу тормозных колодок.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

   1. Асадченко, В. Р. Автоматические тормоза подвижного состава : учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп. / В. Р. Асадченко. – М. : Маршрут, 2006. – 392 с.
   2. Галай Э. И. Тормоза локомотивов и вагонов: проблемы и перспективы : учеб. пособие : в 2 ч. Ч. 1 : Повышение эффективности фрикционных тормозов. – Гомель : БелИИЖТ, 1992. – 71 с. ; Ч. 2 : Фрикционные узлы тормозов. – Гомель : БелИИЖТ, 1993. – 69 с.
   3. Галай, Э. I. Тармазы цягнiкоў : вучэб. дап. для вну / Э. I. Галай ; Беларус. дзярж. ун-т трансп. – Гомель : БелДУТ, 1999. – 100 с.
   4. Галай, Э. И. Повышение эффективности электропневматических тормозов поезда / Э. И. Галай. – Гомель : БелГУТ, 2002. – 182 с.
   5. Иноземцев, В. Г. Автоматические тормоза : учеб. для вузов / В. Г. Иноземцев, В. М. Казаринов, В. Ф. Ясенцев. – М. : Транспорт, 1981. – 464 с.
   6. Иноземцев, В. Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава – вопросы и ответы / В. Г. Иноземцев. – М. : Транспорт, 1987. – 207 с.
   7. Крылов, В. И. Автоматические тормоза подвижного состава : учеб. для учащихся техникумов ж.-д. трансп. / В. И. Крылов, В. В. Крылов. – М. : Транспорт, 1983. – 360 с.
   8. Стандарт организации СТП 09150.17.038-2006. Правила эксплуатации тормозов подвижного состава на Белорусской железной дороге. – Введ. 2007-03-12. – Мн. : Белорус. ж. д., 2007. – 294 с.
   9. Стандарт организации СТП 09150.18.053-2007. Правила ремонта тормозного оборудования вагонов. – Введ. 2008-01-21. – Мн. : Белорус. ж. д., 2007. – 112 с.
   10. Стандарт организации СТП 09150.56.052-2007. Порядок эксплуатации тормозов специального подвижного состава на Белорусской железной дороге. – Введ. 2008-04-01. – Мн. : Белорус. ж. д., 2008. – 68 с.
   11. Инструкция по техническому обслуживанию, ремонту и испытанию тормозного оборудования локомотивов и мотор-вагонного подвижного состава ЦТ-533. – М. : Техинформ, 1998. – 213 с.
   12. Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава : справ. / В. И. Крылов [и др.]. – М. : Транспорт, 1989. 487 с.
   13. Kubec, J. Brzdová výstroj nových železničnich vozu ČSD. – Nakladatelstvi dopravy a spoju / J. Kubec. – Praha, 1981. – 332 s.
   14. Orlik, A. Hamulce pociagów kolejówych. Podstawy konstrukcji i działania / A.Orlik. – Warszawa: WKŁ, 1978. – 327.


   Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений по специальностям «Подвижной состав железнодорожного транспорта» и «Тяговый состав железнодорожного транспорта».

    Описаны конструкции и действие автоматических тормозов железнодорожного подвижного состава, в частности, компрессорных установок, приборов управления и воздухораспределителей подвижного состава, применяемых на Белорусской железной дороге и железных дорогах стран СНГ.
   Предназначено для студентов специальностей «Подвижной состав железнодорожного транспорта» и «Тяговый состав железнодорожного транспорта», слушателей факультета повышения квалификации специалистов железнодорожного транспорта и может быть использовано научными и инженерно-техническими работниками, связанными с проектированием, исследованиями и техническим обслуживанием тормозного оборудования.


ГАЛАЙ Эдуард Иванович, ГАЛАЙ Елена Эдуардовна, Учебное пособие
Тормозные системы железнодорожного транспорта. Конструкция тормозного оборудования